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Une nouvelle jeunesse pour les batteries lithium ion

Publié le 19 février 2018
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Qui n’a jamais connu les déboires d’une batterie de téléphone tombant inopinément à plat ? Rachid Yazami, ingénieur et docteur de Grenoble INP et dont les travaux sont à l’origine des batteries lithium ion, vient de breveter une invention qui pourrait changer la donne.

Rachid_Yazami-KVI_Singapour

Rachid_Yazami-KVI_Singapour

Omniprésentes dans nos objets quotidiens, les batteries lithium ion présentent l’inconvénient majeur de voir leur autonomie diminuer au fur et à mesure que l’on s’en sert. Au bout de 500 cycles, une batterie perd ainsi en moyenne 20% de sa capacité initiale. Récemment, Apple a admis avoir volontairement ralenti ses iPhones les plus anciens pour contrer ce défaut. Si la découverte de Rachid Yazami parvient au stade de l’industrialisation, cela pourrait bientôt n’être plus qu’un mauvais souvenir.

Le fonctionnement d’une batterie repose sur l’échange réversible d’ions lithium entre la cathode (électrode positive) et l’anode (électrode négative) par le biais de différentes réactions électrochimiques. Durant les phases de décharge, les ions se déplacent depuis l’anode vers la cathode, et inversement lors de la charge. Cependant, au fil des cycles, des ions restent piégés et s’accumulent dans l’anode sous forme de lithium résiduel, créant des lacunes en lithium côté cathode et entraînant des pertes de performances. Rachid Yazami a trouvé le moyen de redonner une nouvelle jeunesse aux batteries en leur ajoutant une troisième électrode.

 Tripler la durée de vie des batteries

Il a déjà testé son idée avec succès sur plusieurs prototypes. « Active, l’électrode auxiliaire arrache les ions lithium piégés dans l’anode par le biais d’une réaction particulière, jouant ainsi le rôle de pompe à lithium, explique le chercheur. Une fois que le lithium a été récupéré, il est ré-injecté dans la cathode depuis l’électrode auxiliaire par une autre réaction. » La mise en route de cette opération de régénération, qui prend quelques heures, peut être déclenchée automatiquement par le programme de gestion de la batterie (BMS) dès que cela est nécessaire.

Lors des premiers essais menés en laboratoire, la capacité de la batterie a ainsi pu être restaurée de 80% à 95% de sa valeur initiale après 400 cycles, plusieurs fois de suite. « Ces résultats, qui ont été présentés l’an dernier aux Etats-Unis lors du 34ème Séminaire international annuel sur les batteries, suggèrent que l’on pourrait de cette manière doubler, voire tripler la durée de vie des batteries, avant que la troisième électrode ne soit elle-même endommagée. » Cela permettrait, du même coup, de réduire de façon draconienne la quantité de déchets électroniques à traiter chaque année… Des industriels asiatiques ont d’ores et déjà exprimé leur intérêt pour cette nouvelle technologie de batteries dites à trois électrodes.

A propos de Rachid Yazami 

Ingénieur et docteur de Grenoble INP, le professeur Rachid Yazami est aujourd’hui directeur de recherche au Centre national de la Recherche scientifique, détaché auprès de la Nanyang Technological University à Singapour.
En 2014, il a reçu le très prestigieux prix Draper, décerné par l’Académie nationale américaine d’ingénierie, considéré comme l’équivalent du prix Nobel pour les ingénieurs.



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Rédigé par Franck Meunier

mise à jour le 27 juin 2018

Grenoble INP Institut d'ingénierie Univ. Grenoble Alpes