Hervé Henry Qu’il s’agisse d’une voiture électrique, d’un téléphone portable ou d’un tournevis sans fil. Cependant, la tendance a aussi ses inconvénients. Par exemple, certains téléphones portables ont été interdits de transportation dans les avions ou des voitures électriques ont pris feu. Les batteries lithium-ion commerciales modernes sont sensibles aux contraintes mécaniques.
par exemple une céramique conductrice ionique. De ce fait, ils sont mécaniquement robustes, ininflammables, faciles à miniaturiser et insensibles aux variants de température.
alors que les pôles positifs et négatifs de la batterie sont encore séparés électriquement l’un de l’autre au début, ils sont finalement connectés électriquement l’un à l’autre par des processus de batterie internes : “Lithium dendrites” se développent lentement dans la batterie. Résultat : la batterie est court docket-circuitée et « meurt ». Jusqu’à présent, cependant, les processus physiques exacts qui ont lieu dans ce processus ne sont pas encore bien compris.
Une équipe dirigée par Rüdiger Berger du département de Hans-Jürgen Butt s’est maintenant attaquée au problème et a utilisé une méthode de microscopie spéciale pour étudier les processus furthermore en détail. Ils ont étudié la dilemma de savoir où les dendrites de lithium commencent à se développer. Est-ce comme dans une grotte de pierre coulée où des stalactites poussent du plafond et des stalagmites du sol jusqu’à ce qu’elles se rejoignent au milieu et forment un soi-disant “stalagnat” ? Il n’y a pas de haut et de bas dans une batterie – mais les dendrites poussent-elles du pôle négatif au pôle positif ou du pôle positif au pôle négatif ? Ou croissent-ils également des deux pôles ? Ou y a-t-il des endroits spéciaux dans la batterie qui conduisent à la nucléation puis à la croissance dendritique à partir de là ?
Ces joints se forment lors de la réalisation de la couche solide : Les atomes des cristaux de la céramique sont fondamentalement très régulièrement disposés. Cependant, en raison de petites fluctuations aléatoires de la croissance cristalline.
Ces joints de grains sont visibles avec leur méthode de microscopie – “Kelvin Probe Pressure Microscopy” – dans laquelle la area est balayée avec une pointe acérée. Chao Zhu, un doctorant travaillant avec Rüdiger Berger déclare : “Si la batterie à semi-conducteurs est chargée, la microscopie à sonde Kelvin voit que les électrons s’accumulent le very long des joints de grains, en particulier près du pôle négatif.” Ce dernier indique que le joint de grain modifie non seulement l’arrangement des atomes de la céramique, mais également leur composition électronique.
En raison de l’accumulation d’électrons – c’est-à-dire de particules négatives – les ions lithium chargés positivement se déplaçant dans l’électrolyte solide peuvent être réduits en lithium métallique. Résultat : des dépôts de lithium et des dendrites de lithium se forment. Si le processus de charge est répété, la dendrite continuera de croître jusqu’à ce que les pôles de la batterie soient finalement connectés. La formation de tels stades initiaux pour la croissance des dendrites n’a été observée qu’au pôle négatif – également observée uniquement à ce pôle. Aucune croissance n’a été observée au pôle positif opposé.
Les scientifiques espèrent qu’avec une compréhension précise des processus de croissance, ils seront également en mesure de développer des moyens efficaces pour empêcher ou au moins limiter la croissance au pôle négatif, de sorte qu’à l’avenir, les batteries au lithium à semi-conducteurs furthermore sûres puissent également être utilisées.
