Dommage pour le pauvre lithium-ion. Attiré sans relâche par sa charge électrique, il passe de l'anode à la cathode et inversement, se frayant un chemin à travers un parcours d'obstacles moléculaire élaboré. Ce voyage est essentiel pour tout alimenter, des téléphones portables aux outils électriques sans fil. Encore, personne ne comprend vraiment ce qui se passe à l'échelle atomique lorsque les batteries lithium-ion sont utilisées et rechargées, encore et encore.

Le chercheur de l'Université technologique du Michigan, Reza Shahbazian-Yassar, s'est donné pour mission de mieux cartographier les longs, voyage étrange et peut-être le rendre plus fluide et plus facile. Son objectif ultime :fabriquer de meilleures batteries, avec plus de puissance et une durée de vie plus longue.

En utilisant la microscopie électronique à transmission, Anmin Nie, chercheur postdoctoral senior dans le groupe de recherche de Shahbazian-Yassar, a récemment documenté ce qui peut arriver aux anodes lorsque les ions lithium y pénètrent, et ce n'est pas spécialement bon. La recherche a été récemment publiée dans la revue Lettres nano .

"Nous appelons cela le brassage atomique, " dit Shahbazian-Yassar, le professeur agrégé Richard et Elizabeth Henes en nanotechnologie. "La structure en couches de l'électrode change à mesure que le lithium pénètre à l'intérieur, créer une structure sandwich :il y a beaucoup d'expansion et de contraction localisées dans les cristaux d'électrode, ce qui aide le lithium à se frayer un chemin à travers l'électrode."

Le brassage atomique aide non seulement à expliquer comment les ions lithium se déplacent à travers l'anode, dans ce cas, un nouveau matériau prometteur appelé antimoniure de zinc. Il fournit également un indice sur les raisons pour lesquelles la plupart des anodes constituées de matériaux stratifiés finissent par échouer. "Nous avons montré que les ions provoquent beaucoup de contraintes locales et de transitions de phase, " dit Anmine.