Les chercheurs ont créé une nouvelle technique qui scanne des milliers de particules dans l'électrode d'une batterie à la fois. L'objectif est de comprendre comment les fissures dans ces particules impactent les performances de la batterie, afin que l'industrie puisse construire des batteries plus fiables avec une capacité de charge plus élevée. Crédit :Yang Yang/ESRF
Une équipe internationale de chercheurs vient de publier dans Matériaux énergétiques avancés l'étude la plus large sur ce qui se passe lors d'une panne de batterie, en se concentrant sur les différentes parties d'une batterie en même temps. Le rôle de l'ESRF, le synchrotron européen, en France, a été déterminant pour son succès.
Nous en avons tous fait l'expérience :vous avez chargé votre téléphone portable et après une courte période d'utilisation, la batterie se décharge anormalement vite. L'électronique grand public semble perdre de la puissance à des rythmes inégaux et cela est dû à l'hétérogénéité des batteries. Lorsque le téléphone est en charge, la couche supérieure se charge en premier et la couche inférieure se charge plus tard. Le téléphone portable peut indiquer qu'il est terminé lorsque le niveau de la surface supérieure a fini de se charger, mais le fond sera sous-chargé. Si vous utilisez la couche inférieure comme empreinte digitale, la couche supérieure sera surchargée et aura des problèmes de sécurité.
La vérité est, les batteries sont composées de nombreuses parties différentes qui se comportent différemment. Le polymère solide aide à maintenir les particules ensemble, les additifs de carbone assurent la connexion électrique, et puis il y a les particules actives de la batterie qui stockent et libèrent l'énergie.
Une équipe internationale de scientifiques de l'ESRF, SLAC, Virginia Tech et Purdue University voulaient comprendre et définir quantitativement ce qui conduit à la défaillance des batteries lithium-ion. Jusque là, les études avaient soit effectué un zoom avant sur des zones individuelles ou des particules dans la cathode pendant la défaillance, soit un zoom arrière pour examiner le comportement au niveau de la cellule sans offrir suffisamment de détails microscopiques. Maintenant, cette étude fournit la première vue globale avec une quantité sans précédent de détails structurels microscopiques pour compléter les études existantes dans la littérature sur les batteries.
