Une équipe de recherche du Samsung Advanced Institute of Technology (SAIT), en étroite collaboration avec Samsung SDI et l’École d’ingénierie chimique et biologique de l’Université de Séoul, a développé une ‘balle en graphène’ pour des batteries qui se chargent cinq fois plus vite que les batteries lithium-ion actuelles, et qui ont une capacité accrue de 45 %.
Les batteries lithium-ion ont été créées en 1991. Depuis, de nombreuses recherchent ont pour but de les remplacer, sans succès.
Le graphène est un matériau bidimensionnel cristallin, forme allotropique du carbone dont l’empilement constitue le graphite. Il est connu depuis longtemps, mais n’a été extrait pour la première fois qu’en 2004 par Andre Geim, ce qui lui valu, ainsi qu’à Konstantin Novoselov, le prix Nobel de physique en 2010.
Le graphène a quelques propriétés uniques qui en font un objet de recherche en physique fondamentale.
Ses caractéristiques exceptionnelles en font un support idéal pour les batteries, les écrans et les puces électroniques : grandes résistances mécanique et chimique, finesse des feuilles pour une grande surface d’échange, conductivité 100 fois supérieure à celle du cuivre et mobilité des électrons 140 fois plus rapide que dans le silicium.
Les obstacles principaux à son adoption sont la difficulté et le coût exorbitant de production.
Les chercheurs de Samsung ont découvert comme produire en masse du graphène dans une forme en 3d qui ressemble à du pop-corn, à l’aide d’une silice bon marché : SiO2.
Exploitées pour la couche de protection de l’anode, et pour la cathode dans des batteries en lithium-ion, on obtient les résultats mentionnés plus haut, ainsi qu’une température stable de 60 degrés Celsius des batteries.
Ces recherches sont publiées dans la revue Nature Communications, et font l’objet de demandes de brevets aux États-Unis et en Corée du Sud.
Si Samsung réussit à industrialiser le procédé, il pourrait améliorer la vie des utilisateurs d’appareils mobiles, avec une capacité étendue de batterie et une recharge en 12 minutes, et surtout, apporter un nouvel élan à la voiture électrique.