Des chercheurs de l’Université du Maryland étudiant la défaillance des batteries au lithium ont développé une nouvelle technologie qui pourrait permettre la création de véhicules électriques (VE) de nouvelle génération et d’autres appareils moins sujets aux incendies de batterie, tout en augmentant le stockage d’énergie.
La méthode innovante, présentée dans un article publié mercredi dans la revue Nature, supprime la croissance des dendrites de lithium, des buildings ramifiées qui se développent à l’intérieur de ce que l’on appelle les batteries au lithium entièrement solides, empêchant les entreprises de commercialiser à grande échelle cette technologie prometteuse.. Mais cette nouvelle conception d’une « couche intermédiaire » de batterie, dirigée par le professeur Chunsheng Wang du Département de génie chimique et biomoléculaire, arrête la formation de dendrites et pourrait ouvrir la porte à la production de batteries entièrement solides viables pour les véhicules électriques.
Au moins 750 000 véhicules électriques enregistrés aux États-Unis fonctionnent avec des batteries lithium-ion, populaires en raison de leur stockage d’énergie élevé, mais contenant un composant électrolyte liquide inflammable qui brûle en cas de surchauffe. Même si aucune agence gouvernementale ne suit les incendies de véhicules par form de voiture et que les incendies de batteries de voitures électriques semblent relativement rares, ils présentent des risques particuliers le Countrywide Transportation Protection Board rapporte que les premiers intervenants sont vulnérables aux risques de sécurité, notamment aux chocs électriques et à l’exposition à des gaz toxiques émanant de batteries endommagées ou en feu.
Les batteries entièrement solides pourraient conduire à des voitures plus sûres que les modèles électriques ou à combustion interne actuels, mais la création d’une stratégie pour contourner les inconvénients a été laborieuse, a déclaré Wang. Lorsque ces batteries fonctionnent aux capacités et aux taux de demand/décharge élevés exigés par les véhicules électriques, les dendrites de lithium se développent vers le côté cathodique, provoquant des courts-circuits et une diminution de capacité.
Lui et l’associé postdoctoral Hongli Wan ont commencé à développer une théorie pour la development de la croissance des dendrites de lithium en 2021 cela reste un sujet de débat scientifique, ont déclaré les chercheurs.
« Après avoir compris cette partie, nous avons proposé l’idée de repenser les couches intermédiaires qui supprimeraient efficacement la croissance des dendrites de lithium », a-t-il déclaré.
Leur remedy est distinctive 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 s’écoule hors de la batterie). La nouvelle construction de la batterie ajoute une couche intermédiaire riche en fluor qui stabilise le côté cathodique, ainsi qu’une modification de la couche intermédiaire de l’anode avec du magnésium et du bismuth, supprimant ainsi la dendrite de lithium.
« Les batteries à semi-conducteurs sont de nouvelle génération automobile elles peuvent atteindre une énergie et une sécurité élevées. Dans les batteries actuelles, si vous atteignez une énergie élevée, vous sacrifierez la sécurité », a déclaré Wang.
Les chercheurs ont d’autres défis à résoudre avant que le produit n’entre sur le marché. Pour commercialiser des batteries entièrement solides, les industry experts devront réduire la couche d’électrolyte solide pour obtenir une épaisseur similaire à celle de l’électrolyte des batteries lithium-ion, ce qui améliorera la densité énergétique ou la quantité d’énergie que la batterie peut stocker. Les coûts élevés des matériaux de base constituent un autre défi, a déclaré l’équipe.
Dans le but de commercialiser les nouvelles batteries d’ici 2026, le fabricant de batteries avancées Good Electrical power prévoit de commencer les essais de la nouvelle technologie pour évaluer son potentiel de commercialisation. La poursuite des recherches vise à accroître davantage la densité énergétique, ont indiqué les chercheurs.
