Ces améliorations sont sans précédent dans le développement des batteries, où les modifications de composition se traduisent généralement par des gains de 5 à 10 %. Prolonger la durée de vie des batteries de véhicules électriques permettrait non seulement de réduire leur quantité en décharge ou en centre de recyclage, mais aussi d'atténuer l'impact environnemental de l'extraction du nickel et du cobalt.
Cependant, la pression doit être optimale : une pression trop élevée ou trop faible entraîne la défaillance des batteries. Des chercheurs ont conçu un dispositif sur mesure pour maintenir la pression de la batterie dans cette plage « idéale », sans recourir à des procédés chimiques spécialisés. Leurs résultats sont publiés dans la revue Nature Energy.
Dans leur forme la plus simple, les batteries lithium-ion sont composées d'une anode, d'une cathode et d'un électrolyte. Lors de chaque cycle de charge et de décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode à la cathode et inversement. Ce mouvement provoque une dilatation et une contraction physiques de la batterie, comparables à une respiration.

« Les batteries n'apprécient généralement pas ce cycle de charge et de décharge », explique le professeur Michael De Volder, du département d'ingénierie de Cambridge, qui a codirigé la recherche. « La plupart des travaux visant à améliorer les batteries lithium-ion sont menés par des chimistes et des physiciens, mais en tant qu'ingénieur en mécanique, je souhaitais également étudier le rôle de la mécanique. »

Pour ce faire, De Volder et ses collègues ont construit un dispositif qui comprime un type de batterie appelé « cellule à sac » à l'aide de « soufflets » pneumatiques – de minuscules coussins remplis d'air qui agissent comme une pince auto-ajustable. Les soufflets maintiennent une pression constante, tandis qu'un capteur surveille les infimes variations de volume lors de la charge et de la décharge de la batterie.
« Nous avons simplement acheté des batteries commerciales et testé leur durée de vie sous différentes pressions », explique De Volder. « Nous n'avons rien eu à modifier concernant la composition de leur électrolyte ou de leurs électrodes. »
Ils ont découvert que la pression des soufflets devait se situer dans la plage « optimale » : environ 12,5 bars, soit environ quatre fois la pression standard des piles boutons classiques. En dehors de cette plage de pression, les batteries s'usent plus rapidement. Une pression trop élevée peut entraîner la formation de plaques de lithium sur l'anode, tandis qu'une pression trop faible peut provoquer la fissuration de la cathode.

« Nous avons constaté que lorsque la pression est maintenue relativement constante tout au long de chaque cycle de charge et de décharge, la durée de vie globale de la batterie est considérablement améliorée », explique De Volder. « Une pression trop forte endommage l'anode, tandis qu'une pression insuffisante entraîne la dégradation de la cathode. Nos expériences ont permis d'identifier le point optimal de pression pour les batteries. »

Ces résultats, bien qu'encore préliminaires, pourraient avoir des implications importantes pour le marché en pleine expansion des véhicules électriques, notamment celui de l'occasion. « Plus la durée de vie du produit est longue, moins il sera nécessaire de recycler les matériaux», précise De Volder. « Or, actuellement, le recyclage des batteries est très insuffisant. »
De plus, des batteries de véhicules électriques plus durables pourraient réduire le volume de matières premières à extraire – souvent dans des conditions extrêmement difficiles – pour fabriquer de nouvelles batteries. « Nous avons mis au point une solution pour des voitures électriques plus propres, mais nous devons veiller à ne pas provoquer de nouvelles catastrophes écologiques ailleurs dans le monde », a déclaré De Volder. « Si nous pouvions réduire, même légèrement, la pression sur ces exploitations minières, ce serait un autre avantage majeur. »
La technologie a été testée en laboratoire, mais devra être adaptée à une production commerciale de batteries. Cambridge Enterprise, le pôle d'innovation de l'Université, a déposé une demande de brevet.

Ces recherches ont été partiellement financées par le Conseil européen de la recherche, la Faraday Institution et le Conseil de la recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC), qui fait partie de UK Research and Innovation (UKRI). Michael De Volder est membre du St John's College de Cambridge.

Référence :
Heng Wang, Rui Wang et al. The interaction between cell pressure, mechanical expansion, and degradation pathways in NMC-graphite lithium-ion batteries. Nature Energy (2026). DOI : 10.1038/s41560-026-02087-6