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Batterie au lithium pour véhicules électriques (VE) : des séparateurs recouverts de nanoparticules de silice améliorent la sécurité  

Les batteries lithium-ion pour véhicules électriques (VE) sont confrontées à des problèmes de sécurité et de stabilité en raison de la surchauffe des séparateurs, des courts-circuits et d'une efficacité réduite. Dans le but d’atténuer ces inconvénients, les chercheurs ont utilisé une technique de polymérisation par greffage et ont développé des séparateurs innovants en couches de nanoparticules de silice, thermiquement stables et durables. Les batteries équipées de ces séparateurs sont plus sûres et présentent des performances améliorées. Ce développement peut contribuer à l’adoption des véhicules électriques pour décarboner le secteur des transports.  

Le Lithium-ion rechargeable Batteries (ou batteries Li-ion ou LIB) sont devenues extrêmement populaires et omniprésentes au cours des trois dernières décennies. En raison de leur densité énergétique élevée, de leur légèreté et de leur capacité de recharge, ils sont largement utilisés dans les téléphones mobiles, les ordinateurs portables, les appareils audiovisuels, les systèmes de stockage d'énergie et les véhicules à moteur électrique (VE) et font désormais partie intégrante de la vie quotidienne. Les LIB sont respectueux de l’environnement, fournissent un stockage d’énergie propre et contribuent à décarbonisation économie.  

Cependant, le lithium-ion Batteries sont confrontés à des risques pour la sécurité des véhicules électriques (VE) et des systèmes de stockage d’énergie, principalement en raison de la surchauffe des séparateurs en polyoléfine. Les séparateurs empêchent le contact direct entre la cathode et l'anode, mais ils fondent lorsque la température atteint 160 °C en raison d'une surchauffe. En conséquence, l'anode et la cathode peuvent entrer en contact direct via la formation de dendrites de Li, d'où des courts-circuits internes, une absorption inadéquate des électrolytes et une efficacité réduite.  

Des efforts ont été déployés pour remédier à cette lacune. L'application d'un revêtement de céramique a été envisagée mais s'est révélée inadaptée car elle augmentait l'épaisseur des séparateurs et réduisait l'adhérence.  

Dans une étude récente, des chercheurs de l'Université nationale d'Incheon ont utilisé la technique de polymérisation par greffage pour attacher une couche uniforme de dioxyde de silicium (SiO2) nanoparticules vers des séparateurs en polypropylène (PP). Les séparateurs ainsi modifiés avec un revêtement de SiO2 de 200 nm d'épaisseur sont plus résistants à la chaleur et suppriment la formation de dendrites tout en conservant la capacité de stockage d'énergie. Cela suggère que le séparateur à base de polypropylène (PPS) des batteries Li-ion peut être improvisé pour atténuer les courts-circuits internes et rendre la batterie plus sûre et plus efficace.  

Ce développement est pertinent et prometteur pour les LIB dans les véhicules électriques (VE) et les systèmes de stockage d’énergie. Une fois commercialisés, les LIB improvisés, plus sûrs et plus efficaces, peuvent contribuer à l’adoption de véhicules électriques respectueux de l’environnement.  

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Références:  

  1. Manthiram, A. Une réflexion sur la chimie cathodique des batteries lithium-ion. Nat Commun 11, 1550 (2020). https://doi.org/10.1038/s41467-020-15355-0  
  1. Parc J., et al 2024. Séparateurs en couches de nanoparticules SiO2 ultra-minces par une stratégie de multifonctionnalisation de surface pour les batteries Li-métal : résistance Li-dendrite et propriétés thermiques hautement améliorées. Matériaux de stockage d'énergie. Volume 65, février 2024, 103135. DOI : https://doi.org/10.1016/j.ensm.2023.103135  

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Umesh Prasad
Umesh Prasad
Journaliste scientifique | Rédacteur fondateur, magazine Scientific European

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