Des scientifiques américains affirment avoir résolu le problème de la formation de dendrites qui a freiné le développement de batteries au potassium de haute densité, puissantes et bon marché
Le lithium est cher, son utilisation en grandes quantités est discutable sur le plan environnemental et il a tendance à s’enflammer de temps en temps. C’est la meilleure solution dont nous disposons actuellement pour le stockage des batteries de VE (Véhicules Electriques) et d’appareils, mais d’autres alternatives commencent à faire surface, et l’une d’entre elles qui pourrait avoir un certain sens est la batterie au métal de potassium.
En plus d’être bon marché et abondant, le potassium est généralement plus facile à travailler, ce qui signifie que les coûts de fabrication sont plus bas ainsi que les coûts des matériaux. En utilisant des anodes entièrement en potassium métallique, les batteries peuvent être construites avec des densités d’énergie (à la fois en volume et en poids) comparables à celles du lithium.
Jusqu’à présent, le problème était également présent dans les batteries au lithium : la formation de dendrites. Au fil du temps, lorsque la batterie est chargée et déchargée encore et encore, des morceaux de métal – éther de lithium ou de potassium – commencent à se fixer à l’anode. Cela ne se produit pas de manière uniforme ; de petites branches pointues appelées dendrites commencent à se former, et finalement, elles deviennent assez longues pour percer la membrane isolante séparant l’anode de la cathode, et elles court-circuitent la batterie. Cela provoque une accumulation de chaleur et occasionnellement des incendies, et réduit efficacement la durée de vie d’une batterie.
Cette illustration grossière montre comment des pointes de dendrite peuvent percer la couche de séparation et court-circuiter une batterie
Une équipe de scientifiques de l’Institut polytechnique Rensselaer, dans l’État de New York, a mis au point une technique d’autoréparation qui permet de nettoyer ces dendrites de l’anode pendant que vous chargez la batterie la nuit, ce qui les empêche de durer assez longtemps pour causer des problèmes. Ils pensent qu’il est maintenant possible de mettre sur le marché des batteries au potassium métal à longue durée de vie et bon marché.
Cette technique semble étrange, car elle consiste essentiellement à charger et décharger à grande vitesse, ce qui est exactement ce qu’on nous dit de ne pas faire si nous voulons prolonger la durée de vie de nos batteries au lithium. En le faisant dans des circonstances contrôlées, les chercheurs disent qu’ils peuvent contrôler précisément la chaleur dans la batterie, en l’élevant au point où le potassium ne fond pas, mais il active la diffusion de surface de manière à déplacer le métal latéralement de la pile de dendrite et à l’aplanir.
La même équipe de recherche a démontré une capacité d’autoréparation similaire pour les dendrites dans les piles au lithium en 2018, mais elle a exigé des températures nettement plus élevées.
« Avec cette approche, l’idée est que la nuit ou lorsque vous n’utilisez pas la batterie, vous auriez un système de gestion de la batterie qui appliquerait cette chaleur locale provoquant l’autoréparation des dendrites », a déclaré Nikhil Koratkar, professeur de génie mécanique, aérospatial et nucléaire à Rensselaer et auteur principal de cette recherche. « Je veux voir un changement de paradigme en faveur des batteries métalliques. Elles sont le moyen le plus efficace de construire une batterie ; cependant, en raison de ce problème de dendrite, elles n’ont pas été réalisables. Avec le potassium, je suis plus optimiste ».
https://www.pnas.org/content/early/2020/02/26/1915470117
https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-03/rpi-pmb022820.php
