vendredi, juillet 12, 2024
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Cette découverte sur la dégradation des batteries pourrait tout changer pour les voitures électriques

Découverte cruciale sur les cathodes de batteries EV : Pourquoi déclinent-elles si rapidement ?

Une étude récente de l’Argonne National Laboratory, affilié au Département de l’Énergie des États-Unis, a révélé pourquoi les cathodes pour les batteries des véhicules électriques se dégradent si rapidement, éclairant le chemin vers des innovations potentielles.

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Les batteries lithium-ion représentent une avancée majeure pour les véhicules électriques, mais leur développement futur dépend fortement de l’amélioration des cathodes. Les cathodes en oxyde de nickel, manganèse et cobalt (NMC) riches en nickel étaient particulièrement prometteuses en raison de leur haute capacité. Cependant, elles souffrent d’une baisse rapide de capacité due à des cycles de charge et de décharge.

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Un Problème de Microstructure

Il a été découvert que la détérioration des cathodes NMC riches en nickel est due à la rupture des liens entre les cristaux lors des cycles de charge. Cela a conduit les chercheurs à expérimenter avec des cathodes monocristallines, qui, théoriquement, ne devraient pas avoir ce problème. Néanmoins, même ces cathodes monocristallines ont montré une défaillance précoce.

Une Méthode Révolutionnaire de Diagnostic

Pour analyser ce phénomène, les scientifiques ont mis au point une méthode innovante combinant la diffraction des rayons X à grande échelle et la microscopie électronique de haute résolution. Cette approche a permis d’observer des modifications dans la structure des cristaux à différents stades de charge, révélant des expansions, rotations et contractions perturbant l’ordre atomique initial.

Les Implications des Découvertes

Ces observations ont mis en lumière comment les contraintes induites par les cycles de charge modifient de manière irréversible la structure des cathodes, provoquant une baisse significative des performances. La rotation des structures cristallines, bien que minime au départ, s’accentue avec le temps, exacerbant le problème.

Vers des Batteries Plus Durables

Ces découvertes sont essentielles pour développer des cathodes plus résilientes et efficaces. Elles ouvrent la voie à l’optimisation des matériaux des batteries, potentiellement capables de prolonger l’autonomie des véhicules électriques tout en réduisant les coûts.

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Cette étude fournit des pistes cruciales pour surmonter les défis de durabilité des batteries lithium-ion, proposant des modifications structurelles qui pourraient révolutionner la performance des véhicules électriques à l’avenir. Ces travaux, qui ont été publiés dans la revue Science, marquent une avancée significative dans la compréhension et l’amélioration des technologies de batterie.

Source : Science

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