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Les nanocristaux épuisent les batteries lithium-ion

5 juin 2014, 09:00
Les nanocristaux épuisent les batteries lithium-ion
Les nanocristaux épuisent les batteries lithium-ion

Malgré la prolifération des piles lithium-ion, certains aspects de leur fonctionnement restent mystérieux. On explique bien la dégradation graduelle de la cathode et de l'anode, donc la détérioration graduelle de la batterie elle-même, mais pas la vitesse de ce phénomène. En examinant ces réactions à un niveau de détail sans précédent, une explication s’est présentée aux chercheurs. Le secret serait dans les cristaux nanométriques qui se forment sur les électrodes pendant le transfert d’énergie. Ces cristaux entravent le transfert d'électrons et diminuent grandement l'efficacité d'une batterie. Plus la tension de la batterie est élevée, plus les cristaux se forment vite. Même avec une modeste différence entre p. ex. 4,3 et 4,7 V, on remarque que la batterie avec la tension la plus élevée aura une durée de vie plus courte.

Ces cristaux se forment de façon inégale à la surface de l'électrode, aux imperfections dans l'électrode, lors d’un processus appelé nucléation. Le caractère aléatoire de la position des imperfections est l'une des raisons pour laquelle certaines batteries lithium-ion durent plus longtemps que d'autres.

Cette recherche pourrait aider les chercheurs à concevoir des revêtements et des poudres nanométriques afin d'éviter la formation de cristaux, ou de les répartir uniformément sur la surface de l'électrode. Améliorer la technologie est aussi important que préparer son remplacement.

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