L'Institut Max Planck révèle le mécanisme de rupture des dendrites de lithium dans les batteries à électrolyte solide

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe interdisciplinaire de l'Institut Max Planck pour les matériaux durables (Max Planck Institute for Sustainable Materials) a publié dans la revue Nature les résultats de ses recherches, révélant le mécanisme spécifique par lequel les dendrites de lithium provoquent la rupture de l'électrolyte céramique et entraînent un court-circuit dans les batteries à électrolyte solide. Les batteries à électrolyte solide sont considérées comme la prochaine génération de technologies de stockage d'énergie, offrant des avantages en termes de capacité de stockage plus élevée, de sécurité et de durée de vie théorique. Cependant, la croissance des dendrites de lithium pendant la charge constitue le principal obstacle à leur commercialisation.

Face à ce phénomène contre-intuitif des dendrites de lithium, où le lithium métallique mou parvient à pénétrer l'électrolyte céramique dur, l'équipe de recherche a mené des analyses expérimentales à l'aide de techniques avancées de caractérisation à basse température sous vide. Les expériences et les calculs montrent que les dendrites de lithium se propagent dans l'électrolyte et créent de nouvelles fissures, à l'image de l'eau qui s'infiltre dans les fissures d'une roche. L'accumulation de pression à l'intérieur des dendrites finit par provoquer une rupture fragile de l'électrolyte solide. L'étude n'a pas trouvé de preuves soutenant l'autre hypothèse selon laquelle le lithium nucléerait et fusionnerait aux joints de grains.

Sur la base de ces découvertes, l'équipe a proposé des stratégies potentielles pour inhiber les dendrites, notamment en augmentant la résistance de l'électrolyte solide pour retarder la formation de fissures, en introduisant des microcavités pour modifier la direction de croissance des dendrites et dévier les fissures, et en appliquant un revêtement protecteur sur l'électrode de lithium. Yuwei Zhang, chef du groupe de recherche en chimie-mécanique des matériaux pour batteries à l'Institut Max Planck, a déclaré qu'il est essentiel de comprendre le comportement des matériaux pour transformer des technologies prometteuses en applications pratiques.