A l’heure actuelle ces batteries posent un risque d’incendie spontané, comme on l’a vu récemment dans des Boeing 787 Dreamliner ou sur des modèles de voitures électriques américaines Tesla.
« Il y a une forte demande pour ces batteries et aussi pour les rendre plus sûres », souligne Joseph DeSimone, professeur de chimie à l’Université de Caroline du Nord, qui a dirigé l’équipe de recherche.
« Les scientifiques cherchent depuis des années à remplacer cet électrolyte mais sans succès et personne n’avait jusqu’alors pensé à cette substance appelée perfluoropolyéther ou PFPE, comme électrolyte dans les batteries au lithium-ion », ajoute le professeur William Kenan, de l’Université de Caroline du Nord, un des co-auteurs de l’étude parue dans les Comptes rendus de l’Académie nationale américaine des Sciences (PNAS).
Aujourd’hui, les batteries au lithium équipent de nombreux appareils, dans les ordinateurs portables, les téléphones mobiles, les avions de ligne et les voitures électriques, mais un liquide inflammable est utilisé pour l’électrolyte, expliquent ces chercheurs.
Quand les batteries sont trop chargées, cet électrolyte prend feu, embrasant spontanément la batterie avec des conséquences potentiellement catastrophiques, précisent-ils.
Ces chercheurs ont réalisé le potentiel du PFPE pour les batteries au lithium quand ils se sont rendus compte qu’il avait la même structure chimique qu’un électrolyte polymère déjà objet de recherches pour des batteries au lithium.
Le PFPE est un polymère bien connu utilisé depuis longtemps comme lubrifiant pour des machines industrielles.
Mais « quand nous avons découvert que nous pouvions dissoudre du sel de lithium dans ce polymère tout a changé », explique Dominica Wong, une des chercheuses de l’équipe du professeur DeSimone.
« La plupart des polymères ne se mélangent pas à des sels, à l’exception du PFPE qui de plus est ininflammable, ce qui était inattendu », ajoute-t-elle.
Dans le passé, les chercheurs avaient identifié d’autres électrolytes ininflammables pour les batteries au lithium-ion mais ceux-ci compromettaient les propriétés de la batterie.
Désormais, l’équipe de recherche va se concentrer sur les moyens d’optimiser la conductivité de cet électrolyte et améliorer les cycles de recharge de la batterie, des étapes nécessaires avant une commercialisation, expliquent les auteurs de cette découverte.
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