En raison de leur densité énergétique élevée et de leur longue durée de vie, les batteries au lithium-ion sont présentes dans une large gamme de dispositifs électroniques, y compris les voitures électriques. Cependant, comme toute technologie, elles ne sont pas à l’abri des pannes. L’un des problèmes les plus marquants est le risque d’incendie et d’explosion. Cependant, il existe une nouvelle solution possible qui promet de mettre fin à ce fléau.
La fuite thermique est courante dans ce type de batteries et est une situation où la batterie surchauffe, ce qui peut entraîner une rupture chimique de l’électrolyte et même provoquer un incendie ou une explosion. Cette situation peut être causée par une surcharge, une décharge excessive, des défauts de fabrication ou des dommages physiques à la batterie.
Des chercheurs de l’Université du Maryland, qui examinent les mécanismes de défaillance des batteries au lithium, ont maintenant développé une nouvelle technique pour le développement de batteries au lithium-ion qui pourrait permettre aux voitures électriques (VE) et aux autres appareils de nouvelle génération de stocker plus d’énergie et d’avoir moins d’incendies de batterie.
Batteries : inhiber la croissance dendritique du lithium
La nouvelle technique inhibe la croissance des dendrites de lithium. De petites structures en forme d’aiguilles, les dendrites de lithium, peuvent se développer à l’intérieur des batteries au lithium-ion dans certaines circonstances, notamment lors de la charge. En raison de ces dendrites, les batteries peuvent présenter des risques pour la sécurité et une diminution de leurs performances. Ce scénario se traduit par une source commune de préoccupation dans l’ingénierie des batteries au lithium-ion.
La nouvelle invention consiste en un nouveau concept de « couche intermédiaire » de batterie qui pourrait ouvrir la voie à la fabrication de batteries à l’état solide viables, empêchant la croissance des dendrites.
Le professeur Chunsheng Wang, du département de génie chimique et biomoléculaire de l’université, a expliqué que, bien que l’élaboration d’un plan pour contourner les inconvénients des batteries à l’état solide soit long, il était très engagé dans le développement de ces batteries, car il croyait qu’elles pourraient aboutir à des voitures plus sûres que les modèles électriques ou à combustion interne existants.
Augmenter le niveau de stockage d’énergie sans sacrifier la sécurité
Porté par cette conviction, il a commencé à travailler en 2021 sur une théorie avec un associé, Hongli Wan, sur la façon d’empêcher la formation de la croissance des dendrites de lithium et l’ingénierie des batteries à l’état solide.
Une fois que nous avons découvert cette partie, nous avons proposé l’idée de redessiner les couches intermédiaires qui supprimeraient efficacement la croissance des dendrites de lithium.
a déclaré le chercheur.
Son approche est spéciale car elle stabilise les interfaces de la batterie entre l’électrolyte solide et le cathode (où l’énergie sort de la batterie) et l’anode (où les électrons d’un circuit entrent dans la batterie).
Les batteries à l’état solide sont la prochaine génération car elles peuvent atteindre un niveau élevé d’énergie et de sécurité. Dans les batteries actuelles, si nous obtenons une énergie élevée, nous sacrifions la sécurité.
a déclaré Wang.
Le fabricant de batteries avancées Solid Power a déjà l’intention de commencer à tester la nouvelle technologie pour déterminer si elle peut être commercialisée ou non, dans le but de mettre les batteries sur le marché d’ici 2026. Cependant, il reste plusieurs obstacles à surmonter.
Tout d’abord, la couche d’électrolyte solide devra être réduite en épaisseur pour correspondre à celle des batteries au lithium-ion, ce qui augmentera la densité énergétique de la batterie. Deuxièmement, le coût élevé des composants de base doit être atténué.