Des scientifiques ont annoncé une percée dans leur compréhension du fonctionnement des batteries, affirmant qu'elle pourrait conduire à des « progrès significatifs » dans l'amélioration de leurs performances à l'avenir.
Des chercheurs des universités de Dundee et de Warwick, au Royaume-Uni, ont identifié pour la première fois le rôle clé de l'oxygène dans le stockage et la libération de l'énergie des batteries.
On pensait auparavant que, pendant le processus de charge, la majeure partie de l'activité se déroulait dans les éléments métalliques à l'intérieur de la batterie, tels que le nickel, le cobalt ou le fer, et que l'oxygène dans la batterie était « passif ».
Cependant, selon les chercheurs, des modélisations informatiques avancées et des expériences en laboratoire ont montré que l'oxygène joue un rôle beaucoup plus actif dans le processus de charge et de décharge.
Ils ont indiqué que ces découvertes pourraient mener au développement de batteries pour appareils électroniques et véhicules qui se chargent plus rapidement, durent plus longtemps et sont plus sûres à utiliser.
« Partout dans le monde, les gens dépendent de plus en plus des technologies d’énergies renouvelables et des systèmes de stockage d’énergie avancés, qu’il s’agisse des téléphones portables que nous avons dans nos poches ou des voitures que nous conduisons », a déclaré le Dr Hrishit Bannerjee, physicien théoricien à la faculté des sciences, de l’ingénierie et du commerce de l’université de Dundee.
« Cela rend la compréhension des technologies sous-jacentes aux processus électroniques au sein des matériaux de batterie de plus en plus importante. Cette recherche est cruciale et nous apporte de nouvelles connaissances sur le fonctionnement fondamental des batteries. ».
L'étude a comparé les deux principaux types de cathodes de batteries lithium-ion utilisées aujourd'hui : les phosphates et les oxydes stratifiés.
Ensemble, ces types de batteries sont utilisés dans une grande variété d'applications, notamment les véhicules électriques et les appareils électroniques portables tels que les téléphones portables et les ordinateurs portables.
L'étude a révélé que si les phosphates présentaient une faible participation de l'oxygène, les oxydes stratifiés présentaient une extraction d'électrons « significative » de l'oxygène.
« En améliorant notre compréhension de ce qui se passe au niveau atomique le plus infime à l'intérieur des batteries, nous pouvons faire de grands progrès dans l'amélioration de leurs performances en conditions réelles », a déclaré le Dr Bannerjee.
« Les technologies actuelles sont limitées par notre compréhension des principes physiques fondamentaux qui expliquent comment et pourquoi les batteries tombent en panne au fil du temps. Ce concept général nous aidera à développer des batteries dont la durée de vie est nettement plus longue. ».
Les résultats complets de l'étude sont publiés dans la revue Nature Nanotechnology.