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Des batteries lithium-métal dopées au silicium

Une batterie lithium-métal aux performances jusque-là inégalées a été fabriquée par une équipe de scientifiques internationale dirigée par l’Université du Delaware aux Etats-Unis. A partir de modélisations mathématiques, les chercheurs ont fabriqué une membrane poreuse à base de silicium qu’ils ont intégrée à l’anode d’une batterie pour limiter la formation de dendrites.
Dans les batteries lithium-métal, le courant est généré par les électrons qui se déplacent de l’anode métallique à la cathode. Comme le lithium est le métal le plus électropositif et qu’il possède une très grande capacité spécifique, ces batteries ouvrent la voie à des dispositifs de charge très rapides. Mais à l’heure actuelle, leurs performances sont limitées par la formation de dendrites. Ces structures cristallines se forment lorsque des ions lithium s’accumulent de façon non homogène à la surface de l’anode. Quand ces dépôts sont trop importants, ils dégradent l’isolation entre l’anode et la cathode et peuvent entrainer un court-circuit. A partir de modélisations numériques, l’équipe de scientifiques internationale a montré qu’avec une anode recouverte d’une membrane poreuse les dendrites formées seraient 75% plus petits que sans. Pour prouver expérimentalement ces résultats, ils ont fabriqué une membrane à base de minuscules fils de silicium mesurant chacun moins d’un millionième de mètre. Puis ils ont intégré cette membrane dans l’anode d’une batterie lithium-métal qu’ils ont fait fonctionner pendant 3000h : aucune dendrite ne s’est formée !
D’après les scientifiques, ces résultats pourraient s’appliquer à l’utilisation d’autres membranes poreuses. Ces travaux pourraient donc ouvrir la voie à une utilisation plus large de batteries lithium-métal aux capacités supérieures à celles des batteries lithium-ion intégrées actuellement dans les smartphones, les véhicules électriques et de nombreux autres objets du quotidien.

Source : [Industrie et Technologies, 17/04/2018]
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