SHANGHAI -- Dans une avancée significative qui pourrait remodeler l'avenir des véhicules électriques, des chercheurs chinois ont identifié un mécanisme derrière les défaillances des batteries au lithium.
La Chine est devenue un leader mondial dans l'industrie des batteries au lithium.d'adopter les technologies de batterie de nouvelle génération.
Les batteries à état solide, largement considérées comme l'une des solutions les plus prometteuses de la prochaine décennie, pourraient révolutionner le stockage de l'énergie.Leur plus grand défi demeure de surmonter les obstacles techniques..
Détection de la cause première
Contrairement aux électrolytes liquides utilisés dans les batteries conventionnelles, les électrolytes solides ont du mal à absorber les contraintes causées par l'expansion et la contraction du lithium pendant les cycles de charge.
Ces contraintes peuvent provoquer des fissures ou la formation de dendrites -- minuscules,des structures en forme d'aiguille qui peuvent déclencher des courts-circuits -- posant ainsi des défis majeurs à l'industrialisation de la technologie.
Dans leur nouvelle étude,Les chercheurs de l'Université Tongji et de l'Université Huazhong de science et technologie ont découvert que les pannes de batterie à l'état solide sont étroitement liées à la fatigue du cycle de l'anode métallique au lithium.
Ils ont également observé que cette fatigue adhère à des principes mécaniques bien définis, comme le fait de plier à plusieurs reprises une pince à papier qui l'affaiblit jusqu'à ce qu'elle se casse.
Cette découverte, publiée vendredi dans la revue Science,fournit un cadre quantitatif pour prévoir les cycles de vie des batteries et ouvre de nouvelles voies pour concevoir des systèmes de stockage d'énergie plus durables.
"Le travail reconnaît l'importance de la fatigue dans les performances des anodes métalliques au lithium dans les batteries à état solide", ont noté Jagjit Nanda et Sergiy Kalnaus, deux scientifiques américains spécialisés dans les batteries.dans une perspective de la recherche.
Révolution de la batterie
Cette recherche souligne les investissements soutenus de la Chine dans la R&D en électrochimie au cours des dernières années.Ces percées alimentent maintenant l'avantage industriel de la Chine et préparent le terrain pour que le pays répète son succès dans la révolution à venir de la technologie des batteries..
Les batteries à l'état solide, qui utilisent des électrolytes solides au lieu de liquides, ont une densité d'énergie beaucoup plus élevée (jusqu'à 500 Wh/kg) que les batteries liquides lithium-ion traditionnelles (200-300 Wh/kg).Cela fournit plus d'énergie dans le même volume et réduit la taille de la batterie.
Ils présentent également une meilleure stabilité thermique, une non-inflammabilité et aucun risque de fuite de liquide, ce qui réduit considérablement le risque d'auto-allumage et d'explosion.
Ouyang Minggao, expert en systèmes d'énergie nouvelle et professeur à l'université Tsinghua,Il est prévu que la densité énergétique de 500 Wh/kg dépendra des avancées critiques de la science des matériaux.L'année 2027 devrait être une année charnière pour les innovations de pointe.
Les géants chinois des batteries CATL et BYD ont fixé leur objectif de production à petite échelle de batteries à l'état solide en 2027.
Les équipes scientifiques intensifient leur collaboration avec les sociétés de batterie de première ligne pour accélérer la commercialisation des technologies.
L'Institut de technologie de pointe de Shenzhen, affilié à l'Académie chinoise des sciences, a signé un accord de coopération avec BYD, axé sur des domaines de pointe tels que les batteries à état solide.
Sun Huajun, directeur technique de la division batteries de BYD, a prédit que les batteries à l'état solide atteindraient une application à grande échelle vers 2030.
L'avantage de la Chine dans la production de masse de batteries à l'état solide réside dans sa vaste industrie et ses vastes marchés.
"Avec la chaîne industrielle la plus complète, le plus grand marché et le plus grand nombre de chercheurs, nous sommes très confiants dans l'approche et la feuille de route de la Chine pour cette technologie", a déclaré Zu Sijie,vice-président de SAIC Motor.
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