Nous vivons à une époque incroyable où nos appareils électroniques peuvent faire tellement pour nous. De la communication à la navigation, en passant par l'apprentissage et le divertissement, nos gadgets sont devenus indispensables. Il existe cependant un domaine qui n’a pas connu beaucoup de progrès au cours des 50 dernières années : les batteries. C'est pourquoi nous sommes ravis de discuter de la dernière technologie qui révolutionne les batteries lithium-ion : les batteries lithium-silicium.
Alors, qu’est-ce qu’une batterie exactement ? En termes simples, il s’agit d’un appareil qui stocke et fournit de l’électricité grâce à des réactions électrochimiques. Une batterie se compose de trois composants principaux :
– Anode : L'électrode où l'oxydation se produit pendant la décharge.
– Cathode : L'électrode où la réduction a lieu pendant la décharge.
– Électrolyte : Substance qui permet aux ions de se déplacer entre l’anode et la cathode, facilitant ainsi la circulation du courant électrique.
Parlons maintenant des batteries lithium-ion. La recherche sur ces batteries a commencé dans les années 1960 et est devenue commercialement viable dans les années 1990 grâce aux développements de la NASA et de Sony. Ces batteries utilisent le lithium comme élément chimique principal dans leurs cathodes. Mais qu’en est-il du silicium ?
Les batteries lithium-silicium profitent d’un changement mineur mais impactant de l’anode, ce qui entraîne une amélioration significative de la capacité. Alors que le graphite a une limite de capacité supérieure de 372 mAh/g, le silicium cristallin pur a une capacité théorique de 3 600 mAh/g, soit environ dix fois celle du graphite ! Cependant, les cristaux de silicium pur présentent un inconvénient majeur : ils changent de volume jusqu'à 300% lorsqu'ils sont chargés et déchargés.
Pour résoudre ce problème tout en bénéficiant des avantages du silicium, les scientifiques ont développé des matériaux composites silicium-carbone pour les batteries lithium-silicium. Ces matériaux utilisent des nanoparticules de silicium pour augmenter la capacité des anodes en graphène. Actuellement, les batteries commerciales silicium-carbone ont une capacité d’environ 550 mAh/g et sont déjà utilisées par Tesla et Honor dans leurs produits.
Quelle est la prochaine étape pour les batteries lithium-silicium ? Bien qu’ils offrent une modeste augmentation de capacité du 20% dans leur état actuel, les progrès de cette technologie pourraient potentiellement décupler ce nombre. Cela signifie que nous pourrions voir des smartphones avec des capacités de 10 000 mAh plus tôt que prévu !
Ainsi, même si les batteries à semi-conducteurs font la une des journaux avec leurs promesses de capacité accrue et de vitesses de charge rapides, ne sous-estimez pas le potentiel des batteries lithium-silicium. Leurs matériaux et processus ne sont pas radicalement différents des batteries lithium-ion conventionnelles, ce qui les rend évolutives et commercialement viables pour des applications futures.
Restez à l’écoute pour plus de mises à jour sur la façon dont les fabricants de smartphones adoptent cette technologie passionnante !
