Freiner les batteries lithium-ion pour éviter les incendies

Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont utilisées pour tout alimenter, des montres intelligentes aux véhicules électriques, grâce aux grandes quantités d'énergie qu'elles peuvent stocker dans de petits espaces. Cependant, en cas de surchauffe, elles sont susceptibles de prendre feu ou même d'exploser. Mais une recherche récente publiée dans ACS'Nano Letters offre une solution possible avec une nouvelle technologie qui peut rapidement freiner une batterie Li-ion, en l'éteignant lorsqu'elle devient trop chaude.

La chimie de nombreuses batteries est essentiellement la même : les électrons sont transportés par un dispositif électronique dans un circuit d'une électrode à l'autre de la batterie. Mais dans une cellule Li-ion, le liquide électrolyte qui sépare ces électrodes peut s'évaporer lorsqu'il surchauffe, provoquant un court-circuit. Dans certains cas, le court-circuit peut entraîner un emballement thermique, un processus au cours duquel une cellule se réchauffe de manière incontrôlée. Lorsque plusieurs cellules Li-ion sont enchaînées, comme dans les véhicules électriques, l'emballement thermique peut se propager d'une unité à l'autre, provoquant un incendie très important et difficile à combattre. Pour éviter cela, certaines batteries sont désormais équipées de dispositifs de sécurité, tels que des évents externes, des capteurs de température ou des électrolytes ignifuges. Mais ces mesures se déclenchent souvent trop tard ou nuisent aux performances. Yapei Wang, Kai Liu et leurs collègues ont donc voulu créer une batterie Li-ion capable de s'éteindre rapidement, mais aussi de fonctionner aussi bien que les technologies existantes.

Les chercheurs ont utilisé un polymère à mémoire de forme thermosensible recouvert d'un spray de cuivre conducteur pour créer un matériau qui transmet les électrons la plupart du temps, mais qui devient un isolant lorsqu'il est chauffé de manière excessive. À environ 197 F, un motif microscopique en 3D programmé dans le polymère est apparu, brisant la couche de cuivre et arrêtant le flux d'électrons. La cellule s'est alors arrêtée définitivement, mais a évité un incendie potentiel. À cette température, cependant, les cellules traditionnelles continuaient à fonctionner, ce qui les exposait à un risque d'emballement thermique si elles redevenaient chaudes. À des températures de fonctionnement normales, la batterie dotée du nouveau polymère a conservé une conductivité élevée, une faible résistivité et une durée de vie similaire à celle d'une cellule de batterie traditionnelle. Selon les chercheurs, cette technologie pourrait rendre les batteries Li-ion plus sûres sans avoir à sacrifier leurs performances.