Imaginez une batterie qui pourrait être rechargée pendant des décennies. Plus besoin de se débarrasser des téléphones portables à cause de la perte de vie de la batterie. Plus de décharges remplies de batteries lithium-ion.
C’est un pas de plus vers la réalité, grâce aux travaux de chercheurs de l’Université de Californie à Irvine.
La découverte qui pourrait conduire à des batteries à très longue durée de vie s'est produite par hasard. Une équipe de chercheurs dirigée par Reginald Penner, directeur du département de chimie de l'université, avait étudié des nanofils, de minuscules fils conducteurs très prometteurs pour une utilisation dans les batteries. Le problème est que les nanofils sont fragiles et commencent généralement à s'effilocher et à se fissurer après un certain nombre de cycles de charge.
Un jour, Mya Le Thai, candidate au doctorat au laboratoire de Penner, a décidé à sa guise de changer l'électrolyte liquide entourant l'assemblage de nanofils avec une version en gel.
«Elle a commencé à utiliser ces condensateurs gel, et c'est à ce moment-là que nous avons eu la surprise», se souvient Penner. «Elle a dit: 'Cette chose a fait 10 000 cycles et ça continue encore.' Elle est revenue quelques jours plus tard et a déclaré «cela fait 30 000 cycles». Cela a duré pendant un mois. "
L'équipe a réalisé qu'ils avaient quelque chose de spécial sur leurs mains. Bien qu'ils ne sachent toujours pas pourquoi l'utilisation d'un électrolyte en gel semble empêcher les nanofils de se décomposer, ils ont une hypothèse. Penner explique que le gel a à peu près la même épaisseur que le beurre de cacahuète. Les nanofils, qui sont des centaines de fois plus minces que les cheveux et constitués d'oxyde de manganèse, sont poreux à 80%. Au fil du temps, le gel épais s'infiltre lentement dans les pores des nanofils et les ramollit. Cette douceur réduit leur fragilité.
«Après 5 000 cycles avec un liquide normal, [les nanofils] commencent à se rompre», déclare Penner. «Et puis ils commencent à tomber. Rien de tout cela ne se passe dans le gel. "
En ce moment, l'équipe travaille pour tester cette hypothèse. Si c'est le cas, ils continueront à expérimenter différents types de matériaux et de gels pour déterminer ce qui fonctionne le mieux. Si le travail tient le coup, les nanofils enrobés de gel pourraient éventuellement devenir un composant de batteries ultra-durables. Cela devrait prendre plusieurs années, a déclaré Penner, bien qu'il ait répondu aux appels de sociétés intéressées par la création de son laboratoire.
«En gros, il existe peut-être un moyen très simple de stabiliser les nanofils du type de ceux que nous avons étudiés», déclare Penner. «Si cela se révélait généralement vrai, ce serait un grand progrès pour la communauté.»
Étant donné que la plupart des appareils électroniques domestiques ont une durée de vie limitée par des facteurs autres que la durée de vie de la batterie, une batterie qui dure une décennie ou deux pourrait facilement survivre à l'appareil qu'elle alimente.
"Si vous pouviez obtenir 100 000 cycles d'une batterie lithium-ion, cela signifierait que vous n'avez jamais besoin d'en acheter deux", déclare Penner. "Nous parlons d'une vie de 20 ans, peut-être même plus longue que cela."
