Aujourd'hui, les batteries lithium-ion sont l'épine dorsale de la plupart des appareils électroniques, y compris les véhicules électriques.
Pourtant, malgré tous leurs avantages révolutionnaires, ces batteries ont toujours un défaut inhérent: les dendrites le rendre moins stable. Ces morceaux de lithium minces et perfides en forme d'arbre forment des pointes acérées qui finissent par perforer la batterie, provoquant des courts-circuits et d'autres problèmes.
Les dendrites rendent non seulement la batterie lithium-ion moins stable, mais aussi moins durable.
Pour le dire légèrement, ils ont amplement de place pour l'amélioration.
Les scientifiques ont cherché à comprendre comment les dendrites de lithium se forment pour voir comment produire une batterie plus stable et plus durable pour les véhicules électriques.
Aujourd'hui, les chercheurs deL'Université de Harvard dit avoir la réponse: une batterie lithium-métal constituée d'un matériau métallique à l'état solide au lieu de lithium-ion. Une batterie stable, qui élimine les dendrites gênantes et offre une plus grande solidité et durabilité qu'une batterie en matériaux liquides ou en graphite.
Beaucoup mieux, pour plus de raisons
"Notre conception multicouche a la structure d'un électrolyte moins stable pris en sandwich entre des électrolytes solides plus stables, ce qui empêche la croissance des dendrites de lithium", expliquent les scientifiques dans la nouvelle étude. publié dans Nature.
Une batterie stable et « auto-réparatrice »
Fabriquer la batterie à partir de matériaux principalement solides aide à prévenir la formation de dendrites de plusieurs manières. Mécaniquement, il est beaucoup plus facile de briser une fine coque en métal ou en céramique que de pénétrer, par exemple, dans une anode solide de batterie. Ce projet va encore plus loin en prenant en compte chimiquement les fissures par des « décompositions générées dynamiquement ». qui remplissent et bloquent les dendrites potentielles.
Comment la batterie au lithium métallique stable est-elle fabriquée?
Considérez la nouvelle batterie stable comme un hamburger avec de la laitue et des tomates : le pain est l'anode en lithium métallique, la laitue est le graphite, les tomates sont le premier électrolyte et le bacon est le deuxième électrolyte. Ajoutez une autre couche du premier électrolyte, recouvrez-la d'une cathode et savourez votre repas.
Qu'est-ce qui pourrait changer lors du passage des batteries lithium-ion aux batteries lithium-métal?
Dans un monde parfait, la batterie lithium-métal serait plus légère, plus puissante et durerait plus longtemps. Malheureusement, jusqu'à présent, il n'était pas possible d'obtenir une version stable. La réduction ou l'élimination de la formation de dendrites est fondamentale pour chacun de ces projets, c'est elle qui réduit considérablement les résultats négatifs. Des scientifiques de Harvard ont testé leur batterie pour plus de 10.000 cycles de charge, rivalisant avec une voiture traditionnelle (à combustible fossile), mais ils ne se sont pas arrêtés là.
Ils ont constaté qu'après ces 10.000 82 cycles, leur conception conservait encore XNUMX % de sa charge !
Avec cette batterie stable, une voiture électrique peut durer aussi longtemps et plus longtemps qu'une voiture « fossile »
Cette technologie de batterie pourrait prolonger la durée de vie des véhicules électriques à celle des voitures à essence, de 10 à 15 ans, sans qu'il soit nécessaire de remplacer la batterie. Avec sa densité de courant élevée, la batterie pourrait ouvrir la voie à des véhicules électriques capables de se recharger complètement en 10 minutes.
Extrait du communiqué de presse de l'Université Harvard
Qu'est-ce que tout cela signifie pour l'avenir des batteries et des véhicules électriques?
Si la conception fonctionne comme prévu, elle peut ouvrir la porte de la batterie lithium-métal sur le marché par elle-même. Pour les véhicules électriques, le seul coût des batteries est presque dominant. Réduire les pannes et le poids créerait d'énormes économies.
« Une batterie lithium-métal est considérée comme le Saint Graal pour la chimie des batteries en raison de sa capacité et de sa densité énergétique élevées », dit-il. Xin Lee, chercheur à Harvard. "Ce projet de validation de principe montre que les batteries lithium-métal à semi-conducteurs pourraient être compétitives par rapport aux batteries lithium-ion commerciales."
