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Une batterie au silicium qui se recharge en 10 minutes

Par - Source: USC | B 7 commentaires

Pr. Zhou ChongwuPr. Zhou ChongwuDes chercheurs de l'University of Southern California (USC) ont développé une nouvelle batterie lithium-ion, plus performante que les batteries actuelles, qui utilise des nanoparticules poreuse de silicium à la place des traditionnelles anodes en graphite. On notera au passage que ce n’est pas la première fois que le silicium est utilisé par les chercheurs pour améliorer les batteries Li-ion : dès 2008, l’Université de Hanyang en Corée testait déjà ce type de solution, mais la production de masse semblait alors poser problème.

Du silicium pour améliorer les batteries

Le professeur Zhou Chongwu, qui a dirigé l'équipe de chercheurs et d’étudiants qui a développé la batterie, indique que « cette recherche est particulièrement intéressante. Elle ouvre la porte à la conception de la prochaine génération de batteries au lithium ».

Utilisables par les appareils électroniques tels que les smartphones, mais également par les véhicules hybrides, ces batteries sont ainsi capables de stocker trois fois plus d’énergie que les solutions à base de graphite. Elles peuvent par ailleurs être rechargées en 10 minutes environ. Cette technologie, actuellement protégé par un brevet «temporaire», pourrait être commercialement disponible d’ici deux ou trois ans.

Des nanoparticules plutôt que des nanotubes

Le principal problème de ces batteries se situe au niveau de la durée de vie : si une batterie classique utilisant des anodes en graphites supporte environ 500 cycles de charge, ces batteries à base de nanoparticules de silicium n’en supportent que 200. Un autre projet mené précédemment par Zhou Chongwu et utilisant des nanotubes de silicium affichait quant à lui une durée de vie bien supérieure, de l’ordre de 2000 cycles de charge. Hélas, les nanotubes ne sont pas (encore ?) adaptés à la production de masse. Pour résoudre ce problème crucial, les chercheurs ont donc utilisé des nanoparticules de silicium disponibles dans le commerce. Ces particules fonctionnent de manière similaire aux nanotubes, et peuvent d’ores et déjà être produites en masse.

Selon Zhou Chongwu, il est possible, avec une étude plus approfondie, d’augmenter la durée de vie de cette nouvelle batterie en se concentrant dans la recherche d'un nouveau matériau pour la cathode en mesure d'assurer une capacité élevée et une bonne coexistence avec les nanotubes et les nanoparticules de silicium poreux. Si son équipe y parvient, nous profiterons bientôt d’une nouvelle génération de batteries Li-ion capables d’améliorer de manière significative l’autonomie de nos appareils portables…

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  • perkolator , 15 février 2013 10:46
    mouais..
    si je prends une batterie de 1650mAh, 3x on arrive à environ 5000mAh.
    En considérant que la tension des appareils portable tend à descendre, et non à monter, si on reste avec du 5V:
    une charge à 800mAh recharge une batterie (de 1600mAh) en environ 2h.
    Si on triple la capacité (5000 mAh), ca veut dire 5000mAh pour 1h de chargement, ou 30'000mAh pour 10min..(30Ah donc)

    Franchement, je vois pas comment ils veulent adapter ça pour des appareils mobiles sans sortir la batterie. même en doublant la tension et passant à 10V, on reste avec un courant de 15A.

    Ce système ne sera seulement possible en enlevant la batterie à chaque fois de l'appareil, et en chargeant la batterie séparément.
    Ne croyez pas pouvoir charger votre téléphone portable en 10min avec cette technologie sans le griller.
  • Aimame , 15 février 2013 10:54
    j'avais lu un autre article où il nous laissait entendre que grâce à se procédé il n'y aurait plus de dégradation des cellules. J'en ai conclu des batteries à une durée de vie illimité.

    C'était trop beau pour être vrai...
  • Afficher les 7 commentaires.
  • perkolator , 15 février 2013 15:17
    LVMEn gros on se retrouverais à avoir un câble et une prise sur son smartphone plus gros que ceux de son PC !On peut oublier le micro USB... Mais disons qu'on pourrait déjà améliorer un peu le temps de charge de nombre d'appareils, dans des proportions plus raisonnables bien entendu, et que l'intérêt de cette charge très rapide ça serait plutôt à voir du côté des véhicules électriques.Ce que je vois d'intéressant dans ces batteries c'est surtout leur capacité 3x.

    oui, pour les autres applications de grosses batteries, c'est déjà plus intéressant. Pour les appareils portables, je travaille sur le power delivery de l'USB2.0, et sur les normes USB3.0 5Gbit et la nouvelle norme 10Gbit, mais c'est pas demain la veille que qu'une telle puissance de charge pourra être utilisée tel quelle.
  • magellan , 15 février 2013 17:07
    Je crois qu'il y a ambiguité dans l'interprétation de la news: quand on dit "charge à dix minutes", c'est à puissance égale (je pense), et la capacité de stockage X3, c'est à volume égal d'encombrement (du moins je suppose). Donc, en gros, la réflexion serait: pour une batterie stockant aujourd'hui 1000mAh, on pourrait parvenir à 3000 dans un même encombrement, et pour deux batteries de 1000, la nouvelle techno ferait passer le temps de charge à 10 minutes.
    Autre point: je ne connais pas l'efficacité du procédé actuel de charge... par exemple, pour un 5V 0.5A, une batterie X est chargée en combien de temps? Cela donnerait un ratio et un rendement, non?
  • perkolator , 15 février 2013 18:17
    magellanJe crois qu'il y a ambiguité dans l'interprétation de la news: quand on dit "charge à dix minutes", c'est à puissance égale (je pense), et la capacité de stockage X3, c'est à volume égal d'encombrement (du moins je suppose). Donc, en gros, la réflexion serait: pour une batterie stockant aujourd'hui 1000mAh, on pourrait parvenir à 3000 dans un même encombrement, et pour deux batteries de 1000, la nouvelle techno ferait passer le temps de charge à 10 minutes.Autre point: je ne connais pas l'efficacité du procédé actuel de charge... par exemple, pour un 5V 0.5A, une batterie X est chargée en combien de temps? Cela donnerait un ratio et un rendement, non?

    En fait, c'est l'article lui même qui est ambigu, parce qu'il saute une partie importante de la news.
    La news ne s'applique en fait qu'aux anodes des batteries
    (Anodes are where current flows into a battery, while cathodes are where current flows out.)
    C'est là où le courant rentre.

    Ce qui n'est pas dit ici:
    The tiny pores on the nanowires allowed the silicon to expand and contract without breaking while simultaneously increasing the surface area, which in turn allows lithium ions to diffuse in and out of the battery more quickly, improving performance.
    les nanotubes permettent au silicium de ne pas casser sous les effect de contraction/expension et une meilleure diffusion, donc une plus grande surface, et donc une vitesse de charge plus rapide (meilleure rendement finalement).

    Quand on lis la source, on comprend mieux.
  • jamais content , 16 février 2013 06:28
    perkolatormouais..si je prends une batterie de 1650mAh, 3x on arrive à environ 5000mAh.En considérant que la tension des appareils portable tend à descendre, et non à monter, si on reste avec du 5V:une charge à 800mAh recharge une batterie (de 1600mAh) en environ 2h.Si on triple la capacité (5000 mAh), ca veut dire 5000mAh pour 1h de chargement, ou 30'000mAh pour 10min..(30Ah donc) Franchement, je vois pas comment ils veulent adapter ça pour des appareils mobiles sans sortir la batterie. même en doublant la tension et passant à 10V, on reste avec un courant de 15A.Ce système ne sera seulement possible en enlevant la batterie à chaque fois de l'appareil, et en chargeant la batterie séparément.Ne croyez pas pouvoir charger votre téléphone portable en 10min avec cette technologie sans le griller.


    Alors bon,
    -une intensité c'est en Ampères et pas en Ampères-Heures. L'Ah ou mAh c'est intensité fois temps c'est donc une charge électrique.
    -les accus Li-* ne se chargent à intensité constante que jusqu'à 80% de capacité en gros. Au-delà c'est à tension constante (pour ne pas sur-volter l'accu) et le reste prend donc un temps infini... A la louche, on passe de 80% à 99% en ajoutant entre 0.5x et 1x le temps mis pour atteindre les 80%.

    Au final, il est vrai que si on charge 12x (2h->10min pour 80%) plus vite une capacité 3x plus grande, il faut 36x l'intensité. Donc on passe de 0.8A à 28.8A ! Aïe mon port USB fume ! ;) 

    Mais l'astuce est certainement dans l'augmentation de la tension par l'utilisation de cellules en série, ce qui permet des intensités proportionnellement plus faibles à produit Tension*Intensité constant.