Accumulateur lithium-soufre

Un accumulateur lithium-soufre est un type d'accumulateur lithium qui a pour principaux avantages d'avoir une densité massique d'énergie élevée ainsi qu'un poids relativement faible. Les batteries utilisant cette technologie ne sont pas disponibles commercialement, mais font l'objet de plusieurs projets de recherche.

Accumulateur lithium-soufre
Caractéristiques
Énergie/Poids jusqu' à 500[1] Wh/kg

Caractéristiques

La densité énergétique d'un accumulateur lithium-soufre va jusqu'à 2 600 Wh/kg contre 300 pour un accumulateur lithium-ion[2]. De plus les accumulateurs lithium-soufre permettent de meilleures performances à basse température et dépendent de composants moins chers et moins toxiques[3].

Principe de fonctionnement

L'anode est composée de lithium et la cathode de soufre[2]. Lors de la décharge de la batterie, le lithium se dissout sur la surface de l'anode, et se dépose sur l'anode lors de la charge[4].

La réaction chimique de décharge est :

S8 → Li2S8 → Li2S6 → Li2S4 → Li2S3

Et celle de charge :

Li2S → Li2S2 → Li2S3 → Li2S4 → Li2S6 → Li2S8 → S8

Historique

En 1843, Wackenroder expérimente sur le soufre[5]. Ses découvertes seront réutilisées par des chercheurs en 2015[2]. En 2013, des chercheurs de l'université de Stanford ont su produire un accumulateur lithium-soufre qui garde 80 % de ses capacités après 300 cycles de recharge[6].

En 2017, un institut du CEA réussit à réaliser un prototype de pile lithium-soufre cylindrique performant et constate une importante marge de progression[7]. La même année, des chercheurs de l'institut Paul Scherrer et de l'université Grenoble-Alpes découvrent que l'ajout de quartz apporte de meilleures performances[8].

Le 3 janvier 2020, des chercheurs annoncent avoir mis au point un processus de fabrication pouvant être industrialisé facilement[9].

Utilisation

Les accumulateurs lithium-soufre pourraient être utilisés dans les automobiles électriques, leur apportant une autonomie de 1 000 km, ou dans les smartphones, pour une autonomie de cinq jours[10].

Notes et références
  1. (en) Loz Blain, « Ultra-dense lithium-sulfur battery doubles range of electric planes », sur newatlas.com, (consulté le ).
  2. Nathalie Meyer, « Des batteries lithium-soufre, une solution pour la voiture électrique ? », sur futura sciences, (consulté le ).
  3. Emmanuel Genty, « Des batteries lithium-soufre bientôt à la place des batteries lithium-ion ? », sur CNET, (consulté le ).
  4. (en) Tudron, F.B., Akridge, J.R., and Puglisi, V.J. (2004) « Lithium-Sulfur Rechargeable Batteries: Characteristics, State of Development, and Applicability to Powering Portable Electronics » (Tucson, AZ: Sion Power).
  5. Fortin, Masson et Cie, Rapport annuel sur les progrès de la chimie, (lire en ligne).
  6. David Civera, « Augmenter la durée de vie des batteries au lithium-soufre », sur Tom's hardware, .
  7. « La batterie lithium-soufre passe à l’échelle supérieure », sur CEA, (consulté le ).
  8. « PSI : la batterie lithium-soufre en progrès grâce au quartz », sur RFJ, (consulté le )
  9. (en) Mahdokht Shaibani, Meysam Sharifzadeh Mirshekarloo, Ruhani Singh et Christopher D. Easton, « Expansion-tolerant architectures for stable cycling of ultrahigh-loading sulfur cathodes in lithium-sulfur batteries », Science Advances, vol. 6, no 1,‎ , eaay2757 (ISSN 2375-2548, DOI 10.1126/sciadv.aay2757, lire en ligne, consulté le )
  10. « Du soufre dans nos batteries (rediffusion) », sur rfi.fr, (consulté le ).

Articles connexes

Lien externe
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