L’équipe du Laboratoire national d’Argonne travaillant sur les matériaux des batteries à état solide a pris une tangente inattendue pour étudier de petits courts-circuits connus sous le nom de courts-circuits faibles. Leurs découvertes seront bénéfiques pour les chercheurs en matière de batteries dans le monde entier.
Des chercheurs du Laboratoire national d’Argonne du ministère de l’Énergie ont mis en lumière de nouveaux signes précurseurs de dommages aux batteries. Leur étude, publiée dans le journal Joule, se concentre sur une condition appelée court-circuit faible, fournissant des connaissances précieuses et des méthodes de conception pour de meilleures batteries de véhicules électriques (VE).
La recherche de l’équipe d’Argonne s’est concentrée sur les batteries à état solide avec des anodes (électrodes négatives) fabriquées en métal lithium. Beaucoup considèrent ces dispositifs comme le « Graal » de la technologie des batteries. Pourquoi ? Parce que le métal lithium peut stocker une grande quantité d’énergie dans un petit espace. Cela signifie qu’il peut offrir une autonomie de conduite nettement plus grande aux véhicules électriques par rapport aux batteries lithium-ion traditionnelles à anode de graphite.
Cependant, le métal lithium pose des défis opérationnels car il peut réagir fortement avec les électrolytes liquides des batteries traditionnelles. Les électrolytes sont des matériaux qui transportent des particules chargées, appelées ions, entre les deux électrodes de la batterie, convertissant l’énergie stockée en énergie électrique.
Dans une batterie qui fonctionne correctement, les ions circulent de l’anode à travers l’électrolyte jusqu’à la cathode (électrode positive). Dans le même temps, les électrons circulent de l’anode vers un dispositif externe – comme un téléphone ou un moteur de VE – puis retournent à la cathode. Le flux d’électrons alimente le dispositif. Pendant la charge, ces flux sont inversés.
L’utilisation du métal lithium peut perturber ce processus. Pendant la charge, des filaments de lithium peuvent se former à partir de l’anode et pénétrer l’électrolyte. Si ces croissances deviennent suffisamment grandes et se prolongent jusqu’à la cathode, elles créent un « chemin » constant entre les électrodes. Finalement, tous les électrons de la batterie circuleront à travers ce chemin d’une électrode à l’autre, sans quitter la batterie pour alimenter le dispositif. Ce processus interrompt également le flux d’ions entre les électrodes.
« Cela s’appelle un court-circuit interne », a déclaré Michael Counihan, scientifique à Argonne et chercheur principal de l’équipe. « La batterie est endommagée et les électrons ne fournissent plus d’alimentation à votre appareil. »
L’incorporation de l’anode en métal lithium dans les batteries à état solide – composées à la fois d’électrolytes solides et liquides – pourrait potentiellement réduire les problèmes liés aux filaments tout en préservant les avantages de l’utilisation du lithium.
FAQ – Batteries à État Solide et Courts-Circuits Faibles
1. Qu’est-ce que les batteries à état solide ?
Les batteries à état solide sont une technologie de batterie dans laquelle les anodes (électrodes négatives) sont faites de métal lithium. Le métal lithium a une capacité énergétique élevée, permettant une plus grande autonomie des véhicules électriques.
2. Qu’est-ce qu’un court-circuit faible ?
Un court-circuit faible est une condition dans laquelle des filaments de lithium provenant de l’anode pénètrent dans l’électrolyte de la batterie. Si ces filaments se prolongent et forment un « chemin » continu entre les électrodes, cela interrompt le flux d’ions et d’électrons, entraînant des dommages à la batterie et une perte de puissance de l’appareil.
3. Comment la recherche de l’équipe d’Argonne impacte-t-elle le développement des batteries ?
La recherche de l’équipe d’Argonne fournit des connaissances et des méthodes de conception pour des batteries à état solide améliorées qui réduisent les problèmes de courts-circuits faibles. Cela pourrait accélérer le développement de la technologie des batteries pour les véhicules électriques.
4. Quels sont les avantages et les défis de l’utilisation du métal lithium dans les batteries à état solide ?
Le métal lithium a une capacité énergétique élevée, permettant une plus grande autonomie des véhicules électriques. Cependant, il réagit avec les électrolytes liquides, ce qui peut entraîner des courts-circuits faibles et des dommages à la batterie.
5. Quels sont les électrolytes dans les batteries ?
Les électrolytes sont des matériaux qui transportent des particules chargées, appelées ions, entre les deux électrodes de la batterie, convertissant l’énergie stockée en énergie électrique.
Liens Connexes :
1. [Laboratoire national d’Argonne](https://www.anl.gov/)
2. [Ministère de l’Énergie](https://www.energy.gov/)
3. [Journal Joule](https://www.cell.com/joule/home)
The source of the article is from the blog myshopsguide.com