Une batterie rechargeable en 3 minutes ?

Les batteries de nos robots ont souvent tendance à nous poser problème. Malgré les grandes avancées ressenties à travers les batteries Li-ION, leur autonomie reste un handicap à cause du temps énorme de recharge. Mais que diriez-vous si on vous proposait une batterie capable de se recharger en à peine quelques minutes ?
Des chercheurs de l’université de l’Illinois, à Urbana-Champaign, ont eu l’idée d’une nouvelle façon de réaliser les batteries Li-ION. Cette idée leur permet un chargement à 90% en seulement deux minutes ! Les 10% restant sont les plus lents à charger, mais l’avancée est tout de même intéressante.
Commençons par les bases et définissons le phénomène de l’électrolyse.
Qu’est-ce que l’électrolyse ?

Le phénomène de l’électrolyse a déjà coulé de nombreux bateaux et est encore aujourd’hui la bête noire des domaines liés à la mer et l’océan. Le problème qui découle de l’électrolyse est la corrosion électrolytique, mais c’est également ce qui a inspiré ceux grâce à qui la pile existe aujourd’hui.
En effet, l’électrolyse est le processus de conversion de l’énergie électrique en énergie chimique à partir duquel la pile électrique a été créée. La cathode subit une réduction pendant que l’anode s’oxyde.
Pour mieux comprendre le phénomène, inspirons nous d’un exemple bien connu qui est celui du réservoir en verre contenant un mélange d’eau et d’acide sulfurique.

Comme ce mélange d’eau et d’acide sulfurique, dès que le liquide est conducteur, il se comporte comme un électrolyte. C’est-à-dire qu’il contient des ions mobiles, ce qui permet aux deux lames d’échanger des ions. Le sens d’échange dépendant de la constitution en électrons de chacune des deux lames. Cependant, pour que cet échange ait lieu, il faut travailler sur un circuit électrique fermé.

Ainsi, des cations (atomes chargés positivement en raison de la perte d’électrons) se détachent de la lame de zinc (Zn2+) pour rejoindre les anions (atomes chargés négativement en raison de la perte d’électrons) de la lame de cuivre (Cu+).
C’est ainsi qu’est créée la corrosion de la plaque de zinc.
Les batteries fonctionnent sur ce principe.
Comment une batterie Li-ION fonctionne-t-elle ?

Une batterie Li-ION standard est composée de couches d’anodes et de cathodes espacées. Les électrons des ions de Lithium voyagent de la cathode vers l’anode pendant que la batterie se charge. Le processus est inversé lorsque la batterie est déchargée.
Le nouveau concept dont nous parlons aujourd’hui maximise le nombre de points de contact pour conduire les électrons en créant un réseau de nickel. Pour créer ce réseau, les ingénieurs ont utilisé des sphères de silice (similaire au sable) de tailles variables ; ils les ont ensuite placées à des endroits stratégiques sur les différentes couches de la batterie.
Une fois dans le liquide électrolytique, les sphères vont remplir les espaces laissés vides avec le nikel, créant ainsi un grillage. Elles vont ensuite être expulsées par le liquide.
Le réseau de nickel désormais en place est la clef du nouveau schéma de la batterie. Il permet aux électrons de passer plus rapidement grâce aux points de contacts plus nombreux.
A quand la commercialisation ? 🙂
Sources :
Rusty Iron
Nature Nanotechnology
Geek beat