Des chercheurs ont développé une batterie lithium-ion plus sûre en changeant son matériau électrolytique, empêchant les incendies lors de perforations ou de pliages. Cette innovation pourrait mener à une production de masse dans les prochaines années. Le design reste compatible avec la fabrication actuelle des batteries.
Les batteries lithium-ion, largement utilisées dans les smartphones, ordinateurs portables et voitures électriques, se composent typiquement d'une électrode de graphite, d'une électrode d'oxyde métallique et d'un électrolyte constitué d'un sel de lithium dissous dans un solvant. Cet électrolyte liquide permet le flux d'ions pour la charge et la décharge. Cependant, percer la batterie peut créer un court-circuit, libérant rapidement l'énergie chimique stockée et provoquant des incendies ou des explosions par un processus connu sous le nom de déchaînement thermique.
Le déchaînement thermique se produit lorsque les ions chargés négativement, appelés anions, rompent leurs liaisons avec le lithium, générant de la chaleur qui perpétue le cycle destructeur. Pour y remédier, Yue Sun à l'Université chinoise de Hong Kong et ses collègues ont introduit un nouveau solvant, le bis(fluorosulfonyl)imide de lithium. Ce matériau ne se lie au lithium du solvant existant qu'à des températures plus élevées, lorsque le déchaînement thermique commence. Essentiellement, les liaisons anioniques ne peuvent pas se former dans ce nouvel électrolyte, stoppant le cycle de libération de chaleur.
Dans des tests, une batterie percée avec un clou utilisant le nouveau solvant a vu sa température interne augmenter de seulement 3,5 °C, contre plus de 500 °C dans les batteries conventionnelles. Les batteries modifiées ont également conservé 82 % de leur capacité après 4100 heures d'utilisation, correspondant aux normes technologiques actuelles.
« Le méchant est l'anion, qui a beaucoup d'énergie de liaison – et c'est la rupture de ces liaisons qui cause le déchaînement thermique », déclare Gary Leeke à l'Université de Birmingham, au Royaume-Uni. « Il s'agit d'isoler le méchant de ce processus. C'est un grand bond en avant en termes de sécurité des batteries. »
Leeke suggère que ces résultats pourraient être intégrés dans les batteries de prochaine génération, avec une production de masse possible dans trois à cinq ans. La recherche est publiée dans Nature Energy (DOI : 10.1038/s41560-025-01888-5).