L’étude a utilisé des techniques d’imagerie avancées pour révéler les mécanismes à l’origine de la défaillance des batteries au lithium métal à l’état solide (Li-SSB). Ces batteries pourraient améliorer l’autonomie, la sécurité et les performances des véhicules électriques, et contribuer au développement de l’aviation électrique.
Li-SSB : une alternative prometteuse avec des défis techniques
Les batteries Li-SSB se distinguent des batteries classiques par le remplacement de l’électrolyte liquide inflammable par un électrolyte solide et par l’utilisation de lithium métal comme anode. Ces caractéristiques améliorent la sécurité et permettent un stockage d’énergie plus important.
Toutefois, ces piles sont sujettes à des courts-circuits dus à la croissance de “dendrites”, des filaments de lithium métal qui se fissurent à travers l’électrolyte céramique.
Dans le cadre du projet SOLBAT de l’institution Faraday, des chercheurs de l’université d’Oxford ont mené des études approfondies pour mieux comprendre comment se produit le court-circuit dans les Li-SSB. En utilisant la tomographie à rayons X à la Diamond Light Source, ils ont pu visualiser avec un niveau de détail sans précédent la défaillance des dendrites pendant le processus de charge.
Cette étude a révélé que l’initiation et la propagation des fissures dendritiques sont des processus distincts régis par des mécanismes sous-jacents distincts.
La voie vers des solutions technologiques pour les Li-SSB et leurs implications pour l’industrie des batteries et l’électrification
La nouvelle compréhension des mécanismes de défaillance des dendrites fournit des indications pour surmonter les défis techniques des Li-SSB. Il a été démontré que la pression exercée sur l’anode de lithium joue un rôle crucial : une pression trop élevée peut être préjudiciable, car elle augmente la propagation des dendrites et la probabilité d’un court-circuit pendant la charge. Ces résultats ouvrent de nouvelles voies pour améliorer la sécurité et l’efficacité des piles à l’état solide.
Les batteries à semi-conducteurs ont le potentiel de transformer l’industrie des batteries et l’électrification en général. Selon un rapport récent de la Faraday Institution, on estime que les Li-SSB peuvent répondre à une grande partie de la demande mondiale de batteries pour l’électronique grand public, les transports et les avions d’ici à 2040. Ces avancées technologiques permettraient de mettre au point des batteries de grande puissance aux performances commercialement pertinentes pour les applications automobiles.
Un pas de plus vers la mise en œuvre de batteries à l’état solide
Le projet SOLBAT de l’institution Faraday vise à surmonter les défis posés par les piles à l’état solide et à fournir des stratégies pour prévenir la défaillance des cellules dans cette technologie. La compréhension des mécanismes de défaillance des batteries à semi-conducteurs est fondamentale pour leur mise en œuvre pratique dans une variété d’applications. Les recherches en cours ouvrent la voie à des avancées significatives dans le domaine des batteries et de l’électrification, avec le développement et la mise en œuvre de batteries à l’état solide améliorées.
L’étude menée par l’Université d’Oxford et publiée dans Nature est un exemple remarquable des avancées scientifiques promues par l’Institution Faraday. La collaboration entre des scientifiques de différentes disciplines a permis de mieux comprendre les batteries à l’état solide et d’accélérer les progrès de la recherche dans ce domaine.
Le fait de surmonter les défis techniques des batteries à l’état solide aura un impact significatif sur l’électrification des industries automobile et aérospatiale, améliorant ainsi l’efficacité et la durabilité des transports.
L’innovation en mouvement : le potentiel des batteries à l’état solide
Les batteries lithium-métal à l’état solide sont au cœur de l’innovation en matière de batteries. Les progrès réalisés dans leur développement amélioreront leur durée de vie et leurs performances, accélérant ainsi la transition vers un avenir plus propre et plus économe en énergie.
L’étude menée par l’Université d’Oxford met en évidence le potentiel des batteries à l’état solide et leur impact sur la société. La demande de batteries plus sûres et plus efficaces ne cessant de croître, l’investissement dans la recherche et le développement des batteries à semi-conducteurs apparaît comme une option prometteuse pour une énergie plus durable et une mobilité électrique avancée.