Une étude allemande révèle le mécanisme des courts-circuits dans les batteries à l’état solide

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l’Institut Max Planck pour les matériaux durables, en Allemagne, a mis en lumière le mécanisme physique par lequel les dendrites de lithium provoquent des courts-circuits dans les batteries à l’état solide, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour la commercialisation de la prochaine génération de technologies de batteries. Cette découverte pourrait contribuer à surmonter un obstacle clé du développement des batteries à l’état solide ; les résultats correspondants ont été publiés dans la revue Nature.

Les chercheurs ont utilisé des techniques de basse température sous vide pour analyser des échantillons de batteries et ont découvert que la pression accumulée à l’intérieur des dendrites de lithium générait une contrainte de traction suffisante pour provoquer des fissures dans l’électrolyte céramique à l’état solide. Cette conclusion contredit la théorie dominante selon laquelle les fuites d’électrons déclenchent la croissance du lithium à l’intérieur de l’électrolyte. Le Dr Zhang Yuwei, premier auteur de l’étude, a déclaré : « Le lithium mou est capable de pénétrer l’électrolyte céramique dur, un peu comme un jet d’eau continu traverse la roche. » Il souligne que la contrainte hydrostatique à l’intérieur des dendrites est la principale cause de la rupture fragile des électrolytes.

En raison de leur haute densité énergétique et de leur sécurité optimale, les batteries à l’état solide sont largement considérées comme une alternative aux batteries lithium-ion. Cependant, la clé de leur commercialisation réside dans la résolution du problème des dendrites de lithium métal qui se forment pendant les processus de charge et de décharge. Actuellement, l’industrie tente de faire face au risque de court-circuit dû aux dendrites en développant des matériaux d’électrolyte plus résistants, en introduisant des micro-vides structurels et en appliquant des revêtements aux électrodes. Cette étude fournit une base théorique plus claire pour l’optimisation de l’ingénierie des batteries à l’état solide et pourrait accélérer les progrès dans des domaines tels que l’allongement de la durée de vie, l’amélioration de la sécurité et l’augmentation de l’autonomie.