Les structures pointues qui se développent à l'intérieur des batteries au lithium entravent le déploiement des batteries lithium-métal à haute densité énergétique. Des scientifiques en ont percé les origines.
Lauréate d'un prix Nobel, la batterie lithium n'est pas exempte de défauts. Des dendrites, structures dendritiques aux pointes acérées, peuvent y apparaître. Dans le pire des cas, elles percent le séparateur isolant les chimies de la cathode (pôle positif) et de l'anode (pôle négatif). Elles favorisent aussi des réactions parasites entre le lithium et l'électrolyte, fluide permettant le déplacement des ions lithium. Résultat : courts-circuits, voire incendies.
Au Pacific Northwest National Laboratory (États-Unis), l'équipe de Chongmin Wang a observé que les dendrites naissent à l'interface anode-électrolyte. Elles croissent par accumulation d'ions lithium, à l'image des stalagmites dans une grotte : la dynamique de surface dirige les ions vers la pointe en formation, jusqu'à l'émergence d'une aiguille.
Le carbonate d'éthylène, composant de l'électrolyte censé optimiser les performances, accélère paradoxalement cette croissance. D'autres additifs pourraient la prévenir. « Nous ne voulons pas seulement la supprimer, mais l'éviter dès le départ », explique Wang.
Ces protubérances microscopiques freinent l'adoption massive des batteries lithium-métal, prometteuses pour les voitures électriques, ordinateurs portables et smartphones grâce à leur densité énergétique supérieure.
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