Une nouvelle technologie de batterie pourrait déboucher sur des véhicules électriques plus sûrs et à forte consommation d'énergie
Des chercheurs mettent au point un moyen de prévenir les dommages qui affectent les piles au lithium de nouvelle génération
Des chercheurs de l'université du Maryland, qui étudient la défaillance des batteries au lithium, ont mis au point une nouvelle technologie qui pourrait permettre aux véhicules électriques (VE) de la prochaine génération et à d'autres appareils d'être moins sujets aux incendies de batterie tout en augmentant le stockage d'énergie.
La méthode innovante, présentée dans un article publié dans la revue Nature, supprime la croissance des dendrites de lithium - des structures dommageables en forme de branches qui se développent à l'intérieur des batteries au lithium dites à l'état solide, ce qui empêche les entreprises de commercialiser à grande échelle cette technologie prometteuse. Mais cette nouvelle conception d'une "couche intermédiaire" de batterie, dirigée par Chunsheng Wang, professeur au département d'ingénierie chimique et biomoléculaire, arrête la formation de dendrites et pourrait ouvrir la voie à la production de batteries à l'état solide viables pour les véhicules électriques.
Au moins 750 000 VE immatriculés aux États-Unis fonctionnent avec des batteries lithium-ion, populaires en raison de leur capacité élevée de stockage d'énergie, mais contenant un électrolyte liquide inflammable qui brûle en cas de surchauffe. Bien qu'aucune agence gouvernementale ne suive les incendies de véhicules par type de voiture, et que les incendies de batteries de voitures électriques semblent relativement rares, ils présentent des risques particuliers ; le National Transportation Safety Board signale que les premiers intervenants sont vulnérables aux risques de sécurité, notamment aux chocs électriques et à l'exposition aux gaz toxiques émanant des batteries endommagées ou en feu.
Les batteries à l'état solide pourraient donner naissance à des voitures plus sûres que les modèles électriques ou à combustion interne actuels, mais la mise au point d'une stratégie permettant de contourner les inconvénients a été laborieuse, a déclaré M. Wang. Lorsque ces batteries sont utilisées à des capacités et des taux de charge et de décharge élevés, comme l'exigent les véhicules électriques, les dendrites de lithium se développent du côté de la cathode, ce qui provoque des courts-circuits et une diminution de la capacité.
En 2021, le chercheur et le postdoctorant Hongli Wan ont commencé à élaborer une théorie sur la formation des dendrites de lithium, qui fait toujours l'objet d'un débat scientifique, selon les chercheurs.
"Après avoir compris cette partie, nous avons proposé l'idée de redessiner les couches intermédiaires qui supprimeraient efficacement la croissance des dendrites de lithium", a-t-il déclaré.
Leur solution est unique en raison de la stabilisation des interfaces de la batterie entre l'électrolyte solide et l'anode (où les électrons d'un circuit entrent dans la batterie) et l'électrolyte et la cathode (où l'énergie sort de la batterie). La nouvelle structure de la batterie ajoute une couche intermédiaire riche en fluor qui stabilise le côté cathode, ainsi qu'une modification de la couche intermédiaire de l'anode avec du magnésium et du bismuth qui supprime la dendrite de lithium.
"Les batteries à l'état solide sont de la prochaine génération parce qu'elles permettent d'obtenir une énergie et une sécurité élevées. Dans les batteries actuelles, si vous obtenez une énergie élevée, vous sacrifiez la sécurité", a déclaré M. Wang.
Les chercheurs ont d'autres défis à relever avant que le produit ne soit commercialisé. Pour commercialiser les batteries à l'état solide, les experts devront réduire l'épaisseur de la couche d'électrolyte solide afin d'obtenir une épaisseur similaire à celle de l'électrolyte des batteries lithium-ion, ce qui améliorera la densité énergétique, c'est-à-dire la quantité d'énergie que la batterie peut emmagasiner. Le coût élevé des matériaux de base constitue un autre défi, selon l'équipe.
Le fabricant de batteries avancées Solid Power prévoit de mettre les nouvelles batteries sur le marché d'ici 2026 et de commencer les essais de la nouvelle technologie afin d'évaluer son potentiel de commercialisation. La poursuite des recherches vise à améliorer encore la densité énergétique, ont indiqué les chercheurs.
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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