Des batteries au chrome et au brome financées par l’Armée de Terre américaine

CCDC Army Research Laboratory Public Affairs :

Leveraging the reversible halogen conversion and intercalation in a graphite structure enabled by a super-concentrated aqueous electrolyte, the authors demonstrated the full aqueous Li-ion batteries with excellent cycling stability and a projected energy density of 460 Wh/Kg (total mass of cathode and anode), which is comparable or even higher than state-of-the-art Li-ion batteries using transition metal oxide cathodes and flammable non-aqueous electrolytes.

La recherche sur les batteries à électrolyte eau-sel (water-in-salt electrolyte ou WISE) butait sur un écueil majeur, la tension de fonctionnement des cellules. Alors que la tension des accumulateurs communs employant un électrolyte liquide¹ atteint 4 V, celle des accumulateurs employant un électrolyte WISE ne dépassait pas 1,5 V. En abandonnant les métaux de transition au profit des halogènes, les chercheurs du laboratoire de recherche de l’Armée de Terre américaine et de l’université du Maryland sont parvenus à concevoir des cellules WISE atteignant 4,2 V.

« Cette nouvelle chimie de la cathode se comporte idéalement dans l’électrolyte eau-sel que nous avons présenté dans Science en 2015 », explique Chongyin Yang, le coauteur principal de l’article présentant ces recherches. « Cela le rend encore plus unique : il combine la grande densité énergétique des systèmes solides et la grande sécurité des systèmes liquides. » Cette batterie comporte un électrolyte aqueux et une cathode de graphite, où viennent se nicher des sels de bromure de lithium et de chlorure de lithium. (Et ne contient donc pas de cobalt).

L’intérêt de l’armée pour les recherches menées depuis quatre ans à l’université du Maryland est évident. Alors que les soldats transportent jusqu’à 12 kg de batteries dans des environnements difficiles, ces batteries promettent une plus grande densité énergétique et une plus grande sécurité opérationnelle. Jeff Dahn dit que « l’équipe a démontré une réversibilité encourageante pendant 150 cycles », mais comme toujours, les recherches ont été menées avec des cellules en forme de bouton, qui ne préjugent en rien de la faisabilité industrielle.

Mais cette intervention n’est pas inintéressante : pionniers des batteries Li-Ion, professeur à l’université Dalhousie, Dahn est l’un des principaux conseillers de Tesla. Le fabricant automobile vient de présenter son offre finale pour l’acquisition de Maxwell, un spécialiste des supercondensateurs qui travaille désormais au développement d’un électrolyte solide.