Depuis de nombreuses décennies, les scientifiques recherchent des moyens d'utiliser en toute sécurité le lithium pur, puissant mais inflammable, dans les batteries.
John Goodenough , le père de 94 ans des batteries lithium-ion, affirme avoir trouvé une nouvelle solution.
Le scientifique et son équipe de l'Université du Texas à Austin ont
développé les premières cellules de batterie à semi-conducteurs qui pourraient conduire à une charge de batterie plus sûre et plus rapide, ainsi que les rendre plus durables.
Si cela est vrai, l'invention peut permettre aux voitures électriques de concurrencer les voitures conventionnelles en termes de prix, ainsi que de prolonger la durée de vie des appareils mobiles et des éléments fixes de stockage d'énergie. L'incroyable solution décrite dans un article de Goodenough et de ses trois co-auteurs a suscité un grand intérêt de la part des principales publications scientifiques et techniques. Selon lui, une batterie de ce type peut stocker 5 à 10 fois plus d'énergie que les batteries lithium-ion conventionnelles. Cependant, les scientifiques ont commencé à poser des questions sur la capacité à économiser une telle quantité d'énergie et en même temps à ne pas violer les lois fondamentales de la thermodynamique.
Goodenough a rapporté que dans sa cellule de batterie une augmentation de 10 fois la densité d'énergie a été obtenue dans une expérience et une augmentation de 3 fois dans une autre. Dans l'un des tests ultérieurs, une augmentation même de 30 fois a été obtenue - 8,5 kWh / kg. Dans le même temps, il n'avait pas besoin de matériaux exotiques coûteux - le scientifique et son équipe ont géré avec du sodium et du soufre. Si Gudenaf réussit à dissiper les doutes de la communauté scientifique, sa batterie peut en effet être largement utilisée.
Sans surprise, le travail de Goodenough et de son équipe a suscité l'enthousiasme des représentants de la science. Le 28 février, l'Université du Texas a annoncé que les scientifiques avaient trouvé un moyen d'incorporer une anode de lithium ou de sodium pur, qui, en raison de son potentiel énergétique, est l'objectif principal depuis des décennies. Le facteur clé qui a permis que cela se produise a été l'utilisation du verre comme électrolyte, qui a connecté les deux électrodes de la batterie et a facilité le mouvement des ions pour générer de l'électricité.
Cependant, d'autres chercheurs éminents dans ce domaine étaient sceptiques quant à la découverte de Gudenaf. Ils sont sûrs que si vous étudiez attentivement l'étude, il deviendra clair que le scientifique remet en question les lois de la thermodynamique, qui sont fondamentales pour le développement des batteries depuis plus d'un demi-siècle.
La longue carrière de Gudenaf a défini l'industrie moderne des batteries. Les chercheurs pensent que ses mesures sont exactes. Mais personne, à l'exception de Gudenaf et de ses collègues, ne semble avoir compris son nouveau concept. Le milieu de la recherche ne veut pas contester ouvertement la personne qui a déterminé le développement de l'industrie. "Si quelqu'un d'autre avait publié un tel article, je n'aurais guère pu trouver de mots polis", a déclaré Daniel Steingart, professeur à l'Université de Princeton.
Goodenough ne répond pas aux lettres, mais dans une déclaration publiée sur le site Web de l'Université du Texas où il continue de travailler, il a déclaré: «Nous pensons que notre découverte résout bon nombre des problèmes inhérents aux batteries modernes. Le coût, la sécurité, la densité d'énergie, le niveau de charge, la décharge et le cycle de vie sont essentiels pour les véhicules alimentés par batterie, qui jusqu'à présent ne peuvent pas être largement utilisés. » En outre, Helena Braga, auteur principal de l'étude, a déclaré dans des lettres de réponse que l'invention de l'équipe fonctionne vraiment.
Malgré tous ses mérites, ses derniers travaux ont déconcerté la communauté scientifique. L'article ne dit pas comment une nouvelle invention de Gudenaf peut stocker de l'énergie? Les lois bien connues de la physique du solide indiquent que pour obtenir de l'énergie à partir de différents matériaux, il est nécessaire de produire différentes réactions électrochimiques dans deux électrodes opposées. Cette différence crée des tensions, permettant de conserver l'énergie.
Mais les cellules de batterie de Gudenaf et de son équipe sont constituées de lithium ou de sodium pur des deux côtés. Par conséquent, la tension doit être nulle. Le scientifique rapporte que la densité d'énergie est augmentée plusieurs fois par rapport aux batteries conventionnelles. D'où vient l'énergie s'il n'y a pas de réaction dans les électrodes? Dans les travaux scientifiques, cette question est restée sans réponse.
Le professeur Steingart a
effectué une analyse des travaux de Goodenough et a appelé l'énergie cachée dans l'élément «capacité anormale». Et il demande également si de l'oxygène s'est infiltré dans les cellules de la batterie, ce qui pourrait créer par inadvertance une batterie lithium-air, ce qui expliquerait une telle densité d'énergie. Les batteries lithium-air sont le deuxième Saint-Graal de la science, encore plus insaisissable qu'une anode au lithium pur. Personne n'a réussi à fabriquer un tel élément qui a duré plus de plusieurs cycles.
Helena Braga, à son tour, nie l'explication «lithium-air», insistant sur le fait que leurs cellules de batterie sont solides. Elle note également que pendant l'expérience, leur batterie a duré des centaines de cycles - plus longtemps que toute batterie lithium-ion rechargeable.
Pendant près de quatre décennies, Goodenough a été une figure clé dans le monde des batteries modernes. En 1980, il a inventé la cathode au lithium-oxyde de cobalt, qui a été mise en vente en 1991. Cependant, depuis lors, les batteries massivement commercialisées laissent beaucoup à désirer. La technologie moderne des batteries est un obstacle sérieux au développement des technologies futures, y compris la production de masse de véhicules électriques. Les batteries sont trop chères pour elles et leur chargement est long.