Électrodes cassées. Il s’avère que les piles ne sont pas le seul inconvénient

Une étude menée à l’Université du Michigan a déterminé que les fissures qui se forment sur l’électrode positive d’une batterie lithium-ion ne sont pas seulement un phénomène nocif. Il s’avère que bien que la durée de vie de la batterie avec une électrode fissurée soit plus courte, le temps de charge de la batterie est sensiblement plus court.

Les efforts de nombreux producteurs voiture électriquedans lequel ils sont utilisés batteries lithium-ion s’efforcer de minimiser le phénomène de fissuration des électrodes, en raison de la réduction de la durée de vie de la batterie qui en résulte. Selon les chercheurs, cependant, dans plus de la moitié des batteries de ce type sur le marché, dans lesquelles la cathode (électrode positive) est constituée d’une énorme quantité de particules microscopiques de lithium nickel manganèse ou d’oxyde de lithium nickel cobalt, la fissuration de la électrodes peuvent considérablement accélérer la charge de la batterie.

Des fissures dans les électrodes donnent à la cathode une surface supplémentaire sur laquelle la charge peut avoir lieu. Yiyang Li, l’un des auteurs de l’étude, attire l’attention sur l’aspect positif de la rupture des électrodes : “Lorsque nous voyageons, nous ne voulons pas attendre cinq heures pour recharger la voiture. Nous voulons qu’elle soit prête à partir en 15 ou 30 minutes.”

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Le taux de chargement de la cathode dépend du rapport surface/volume des particules. Les éléments plus petits doivent se charger plus rapidement que les plus grands car ils ont une plus grande surface par rapport au volume, de sorte que les ions lithium doivent parcourir des distances plus courtes. Les particules de cathode fissurées ont des surfaces plus actives pour recevoir des ions lithium, non seulement de l’extérieur mais aussi de l’intérieur des fissures. Il s’est avéré crucial pour l’étude de vérifier la vitesse de charge des batteries présentant différents degrés de fissuration.

Les scientifiques, grâce à la technique utilisée pour étudier les neurones dans le cerveau humain, ont examiné les composants individuels des électrodes. Il s’est avéré que la vitesse de chargement ne dépend pas de la taille des particules individuelles et que les éléments fissurés commencent à se comporter comme un ensemble de particules plus petites. Cependant, en raison du degré de fissuration différent de chaque électrode, il est impossible de donner une valeur d’accélération spécifique pour les batteries chargées.

Cependant, ces études devraient être prises en compte dans le développement futur d’une batterie longue durée équipée de particules monocristallines incassables. Tout indique que les monocristaux devront être encore plus petits que les particules cathodiques d’aujourd’hui pour pouvoir penser à leur charge rapide.