Plus un hotspot est chaud à l'intérieur d'une batterie, plus elle attire l'accumulation de lithium métal et plus la batterie devient sensible aux courts-circuits. Ces images au microscope électronique à balayage montrent cette accumulation. Pour le hotspot le plus chaud, sur la droite, presque toute l'accumulation est concentrée sur le hotspot. Pour le hotspot le plus cool, la gauche, l'effet est beaucoup moins extrême. Crédit :Nature Communications
Les chercheurs s'efforcent de faire en sorte que les batteries de demain se chargent plus rapidement et stockent plus d'énergie. Mais ces commodités s'accompagnent de défis de sécurité, comme plus de chaleur produite dans une batterie. Pour la première fois, une équipe de chercheurs a étudié les effets de zones minuscules dans les batteries au lithium métal qui sont beaucoup plus chaudes que leur environnement. Ces points chauds, les chercheurs trouvent, peuvent faire croître les batteries de tumeurs hérissées de métal appelées dendrites qui pourraient provoquer des courts-circuits, et potentiellement provoquer des incendies.
L'équipe de chercheurs, de l'Université de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory du ministère de l'Énergie, ont publié leurs conclusions le 6 mai dans Communication Nature .
En projetant des lasers sur les batteries, l'équipe a créé des points chauds de température microscopiques sur des électrodes. Quand ils ont regardé les électrodes avec un microscope électronique à balayage, ils ont vu que le lithium métal à l'intérieur des batteries s'empilait sur les points chauds beaucoup plus rapidement que sur d'autres zones des électrodes. S'ils poussent assez longtemps, ces dendrites pourraient percer les barrières qui séparent les côtés positif et négatif des batteries, provoquant des courts-circuits. De tels courts-circuits peuvent provoquer des températures incontrôlables qui pourraient expliquer pourquoi certaines batteries explosent ou prennent feu.
L'équipe espère que leurs travaux inspireront d'autres chercheurs à étudier les batteries utilisant cette technique. Il sera important de créer des moyens de mieux gérer les températures des batteries, ils disent, à la recherche d'une énergie plus élevée et de batteries plus sûres.