Empêcher les explosions de batteries lithium-ion avec des diamants

Par rapport aux autres technologies de batterie, les batteries au lithium-ion (Li-ion) ont une densité d'énergie relativement élevée et une longue durée de vie. Leur développement au fil des ans leur a permis d'être la technologie de batterie de choix dans un certain nombre de domaines.

Ceux-ci incluent l'alimentation d'appareils électroniques portables et véhicules électriques. Bien qu'ils possèdent des caractéristiques souhaitables et surpassent les autres technologies disponibles dans le commerce, ils ne sont cependant pas sans problèmes.

Batteries Li-ion peut exploser dangereusement dans de bonnes conditions. C'est une source de grande préoccupation. Leur danger potentiel est tel que les compagnies aériennes n'autorisent cette technologie de batterie que dans les bagages à main.

Lorsque le sujet de l'explosion des batteries Li-ion est abordé, le tristement célèbre Samsung Galaxy Note 7 vient immédiatement à l'esprit. Plusieurs batteries de cet appareil Samsung finalement rappelé ont tout simplement explosé.

La controverse liée à hoverboards qui explosent apparaît également. Le dénominateur commun entre ces 2 scénarios est que les explosions étaient dues à des batteries Li-ion défectueuses.

Bien que ces 2 cas aient reçu beaucoup d'attention, Autres appareils contenant des batteries Li-ion ont déjà explosé. Bien que cela soit rare avec des batteries correctement contrôlées, une batterie Li-ion qui explose est un risque sérieux qui ne doit pas être pris à la légère.

Un groupe de chercheurs de Université Drexel reconnu qu'il existe encore des risques associés à cette technologie de batterie et ont proposé un tournure intéressante à cette histoire. Ils utilisent des diamants pour rendre les batteries plus stables! Je veux vraiment tout vous dire sur cette nouvelle solution, mais d'abord, passons en revue quelques informations de base.

Les principaux composants d'une batterie sont les suivants :

• Bornes positives et négatives: Ce sont les points de contact pour les équipements électriques. Ils permettent à l'électricité de passer de la batterie à l'équipement.
• Anode et cathode: Des réactions chimiques se produisent au niveau de ces électrodes qui sont responsables de la génération d'un courant.
• Électrolyte: Il s'agit d'un milieu qui permet le flux de charge entre la cathode et l'anode.

Comment les batteries lithium-ion échouent et explosent par la suite

Les explosions dans les batteries Li-ion se produisent principalement en raison du court-circuit des bornes positive et négative. La formation de structures appelées dendrites à l'intérieur des batteries peut provoquer ces courts-circuits.

UNE court-circuit est une connexion électrique qui provoque un flux de courant excessif et génère de la chaleur.

Dendrites sont des accumulations qui peuvent se former à l'intérieur d'une batterie Li-ion.

Essentiellement, ces dendrites court-circuitent les bornes positive et négative de la batterie, générant de grandes quantités de chaleur et enflammant l'électrolyte à l'intérieur de la batterie.

La plupart des électrolytes sont inflammables. Lorsqu'il est enflammé, un électrolyte provoque généralement une explosion.

Mesures de sécurité

Heureusement, des mécanismes de sécurité existent dans les batteries Li-ion de haute qualité.

Mesures actuelles

Afin d'éviter la formation de dendrites, les batteries Li-ion actuellement sur le marché utilisent une électrode en graphite remplie de lithium. Bien que cette configuration supprime la formation de dendrites, elle réduit également la densité d'énergie de la batterie.

Si cette électrode est en lithium pur, les batteries auraient environ 10 fois leur capacité actuelle. Cependant, ils seraient également plus susceptibles d'exploser en raison d'un potentiel accru de formation de dendrites.

Cette méthode est assez efficace. Cependant, les batteries de qualité inférieure ont tendance à ne pas fonctionner correctement, ce qui peut entraîner des explosions. Bien que ce soit le cas, la méthode décrite ci-après pourrait potentiellement être un mécanisme de sécurité encore meilleur.

Une nouvelle solution pour les chercheurs de Drexel

L'équipe Drexel a proposé une nouvelle solution pour maintenir la densité d'énergie du lithium pur tout en améliorant la sécurité. Ils ont conçu une batterie qui utilise une électrode au lithium pur. Afin de contrecarrer la formation de dendrites, ils infusent la solution d'électrolyte avec des nanodiamants.

Les nanodiamants sont des diamants extrêmement petits.

Les nanodiamants réduisent considérablement le risque de réaction chimique se produisant au niveau des électrodes entraînant la formation de dendrites. Le lithium est enduit sur l'une des électrodes pendant la décharge de la batterie. Les nanodiamants facilitent un revêtement uniforme, empêchant les dendrites.

Dernières pensées

L'équipe admet que si cette méthode est assez efficace sur la base de leurs tests, il est difficile de dire que leur méthode éliminerait complètement la formation de dendrites. Cela étant dit, cette méthode est assez prometteuse car elle améliore la sécurité et permet une batterie de plus grande capacité.

Dernière mise à jour le 03 février 2022

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