Batteries au lithium-soufre imprimées par laser: une percée dans le stockage d’énergie

Des chercheurs ont présenté une méthode de fabrication de cathodes au soufre pour batteries lithium-soufre à l’aide d’un laser pulsé. L’étude publiée dans Nature Communications réunit la synthèse des matériaux et leur dépôt sur un tissu de carbone en une étape. Elle porte sur des cellules expérimentales, pas sur une batterie commerciale prête à remplacer les modèles lithium-ion.

Pourquoi étudier les batteries lithium-soufre?

Le soufre possède une capacité théorique élevée de stockage d’énergie. Sa faible conductivité et la migration de polysulfures dissous entre les électrodes peuvent toutefois réduire les performances et la durée de vie. La fabrication de cathodes à forte teneur en soufre comporte souvent plusieurs étapes. Les batteries lithium-ion restent largement utilisées et peuvent être recyclées, même si leur collecte et leur traitement présentent des défis techniques et économiques.

L’impression au laser

Dans l’étude, un laser pulsé chauffe brièvement une couche précurseur contenant du soufre, des nanotubes d’halloysite, du nitrate de manganèse et du glucose. Les particules projetées forment des nanotubes d’halloysite dopés aux oxydes de manganèse, du soufre et du carbone poreux. Le mélange se dépose sur un tissu de carbone pour former une cathode intégrée. Le procédé fabrique la cathode, et non une batterie entière en une seule étape.

L’équipe a utilisé une machine commerciale de gravure laser avec déplacement automatisé de l’échantillon. Le procédé pourrait simplifier la fabrication, mais ni son coût total ni sa production industrielle ne sont établis.

Résultats et limites

La cathode a atteint une capacité initiale de 1 215 mAh/g à 0,2 C. Lors d’un essai de 1 000 cycles à 1 C, la perte de capacité était d’environ 0,02% par cycle. Un échantillon chargé en soufre jusqu’à 7,8 mg/cm² a délivré 5,60 mAh/cm² au centième cycle à 0,2 C. Les chercheurs ont testé des cellules boutons et des cellules souples en sachet.

Ces chiffres proviennent de conditions de laboratoire précises. Ils ne démontrent pas une supériorité sur toutes les batteries lithium-ion commerciales, une meilleure sécurité contre les incendies ou une mise sur le marché dans cinq ans. Des essais de cellules complètes, de sécurité et de fabrication à grande échelle restent nécessaires.

Contexte industriel

Enovix développe des batteries lithium-ion à anode riche en silicium. La société n’est pas présentée comme participante à cette étude sur une cathode lithium-soufre. Toute décision financière exige de vérifier des données récentes sur l’entreprise.

Enovix (ENVX )

Dernières actualités d’Enovix:

Source: Yang, R. et coll., Nature Communications 16, 2386 (2025), doi:10.1038/s41467-025-57755-0.