Pourquoi est-ce si long pour charger complètement son téléphone, son ordinateur ou sa voiture? Telle est la question à laquelle tentent de répondre des équipes de recherche dirigées à l’UQAM par le professeur du Département de chimie Steen Schougaard et à l’Université McGill par la professeure Janine Mauzeroll, en collaboration avec la European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) située à Grenoble, en France.
Dans un article paru récemment dans Joule, ils décrivent une nouvelle technique qui permet d’étudier en temps réel ce qui se produit au cœur même des batteries au lithium-ion pendant un cycle de recharge ou de décharge. «La technique, développée à la ESRF, consiste à utiliser des rayons X très concentrés dont le minuscule faisceau balaie la batterie étudiée afin de localiser la signature des ions de lithium, explique Steen Schougaard. Ce qui est novateur, c’est que nous sommes parvenus à observer le déplacement des ions dans les parties solides (les électrodes) et la partie liquide (l’électrolyte) de la batterie en même temps, obtenant ainsi un aperçu de ce qui s’y déroule en temps réel avec une bonne résolution spatiale.»
La nouvelle technique a été baptisée «LIME» pour Lithium Inventory Mapping in Electrodes. «Les données récoltées offrent une perspective unique pour mieux comprendre quels sont les éléments et/ou les procédés de la batterie limitant la vitesse de rechargement ou de déchargement», précise Steen Schougaard.
Cette technique sera utile pour tester les batteries au lithium-ion existant sur le marché et les nouveaux modèles qui seront développés au cours des prochaines années. «L’objectif ultime est de concevoir une batterie qui rivalise avec la rapidité de “recharge” des voitures à essence, éliminant ou atténuant l’une des principales frustrations liées aux énergies renouvelables dans le domaine des transports: le temps d’attente pour recharger une batterie», conclut le professeur.
À l’heure où Québec investit massivement dans la Vallée de la transition énergétique et tente d’attirer les entreprises spécialisées dans la technologie lithium-ion et dans la fabrication de batteries, comme Northvolt, Steen Schougaard se réjouit de pouvoir offrir aux actuels et futurs étudiants et étudiantes de l’UQAM la possibilité de participer à la recherche portant sur les piles au lithium de demain.