Un nouveau type d’électrode, inspiré de la grenade

La grenade, appelée à la rescousse par les scientifiques ?

Une équipe de chercheurs de l’université de Stanford a développé un nouveau type d’électrode qui pourrait bien permettre de surmonter les derniers obstacles à l’usage du silicium dans les accumulateurs lithium-ion nouvelle génération. Le design interne de cette électrode s’inspire assez largement de la répartition des graines à l’intérieur d’une grenade, les nanoparticules de silicium jouant ici le rôle des juteuses graines rouge vif.

L’anode – ou électrode négative – est en quelque sorte l’endroit où l’énergie est stockée lorsqu’une batterie se recharge. Les anodes en silicium peuvent stocker près de dix fois plus qu’une électrode négative en graphite, employée habituellement dans les batteries lithium-ion. Elles ne sont jusqu’à présent pas utilisées car elles présentent un inconvénient majeur : le silicium, très cassant, enfle et tombe en morceaux lorsque la batterie est en charge, et il réagit également avec l’électrolyte, formant un résidu qui enveloppe l’anode et dégrade ainsi ses performances.

Pour résoudre ces menus problèmes, le silicium est utilisé sous forme de nanoparticules, trop petites pour se permettre le luxe de se briser en morceaux encore plus réduits, nanoparticules engoncées dans des enveloppes de carbone qui leur laissent le loisir d’enfler ou de rétrécir pendant la charge. Ce sont ces enveloppes qui se regroupent sous forme de clusters dont l’agencement rappelle celui des graines de la grenade, limitant de facto le contact entre chaque particule et l’électrolyte et réduisant la formation de résidu.

Les tests conduits sur l’électrode-grenade sont très satisfaisants : l’anode fonctionne encore à près de 97 % de ses capacités, même après 1000 cycles de charge et de décharge.

Par Raman Moonzur