Prévenir les pannes catastrophiques des batteries lithium-ion

Dans une étude récente publiée dans Matériaux énergétiques avancésune équipe de scientifiques de l’ANSTO, dirigée par le professeur Vanessa Peterson, a utilisé des tactics de diffusion de neutrons pour comprendre los angeles formation de buildings de lithium nocives dans les batteries lithium-ion rechargeables (LIB).

Bien que l’on trouve dans los angeles plupart des appareils électroniques portables et des véhicules électriques, los angeles capacité de puissance des LIB est inférieure à celle requise par de nombreuses applied sciences de nouvelle génération. Bien que le remplacement des électrodes communes de ces batteries par du lithium métallique pur puisse aider los angeles batterie à stocker plus d’énergie, les minuscules buildings de lithium qui se forment à los angeles floor du lithium peuvent créer des courts-circuits et entraîner une panne catastrophique de los angeles batterie.

“Il est essential de comprendre remark et pourquoi ces buildings nocives de lithium se forment pour les empêcher de se former et, à terme, nous permettre d’utiliser ces sorts de batteries à haute énergie”, a déclaré Peterson.

On sait qu’il existe différents sorts de buildings « moustaches », « algues » et « dendrites » dans les batteries démontées. Les filaments ressemblent à de petites aiguilles, les algues à une couche poreuse et les dendrites sont des buildings longues et fines. Ce sont ces buildings « pointues » qui posent le plus de problèmes.

“Nous avons utilisé des tactics de diffusion de neutrons aux petits et extremely petits angles (SANS et USANS) avec nos tools Quokka et Kookaburra au Centre australien de diffusion des neutrons pour étudier ces buildings complexes du lithium”, a déclaré Peterson.

Elle a expliqué que ces méthodes sont utiles automotive elles fournissent des informations sur los angeles taille et los angeles forme des buildings de lithium à l’intérieur de los angeles batterie sans les démonter. Puisqu’une batterie comporte de nombreux composants, les données SANS et USANS ont été collectées à partir de ces différentes events afin d’isoler les informations provenant uniquement du lithium présent dans les données.

“Ces informations nous ont aidés à concevoir une cellule à sac symétrique, idéale pour étudier les changes du lithium qui y est déposé.”

Les chercheurs ont utilisé SANS et USANS pour fournir une méthode précise et moins complexe d’analyse de los angeles construction du lithium déposé par rapport à d’autres méthodes telles que l’imagerie aux rayons X, los angeles microscopie ou l’absorption de gaz.

L’étude a également révélé que SANS et USANS étaient sensibles au développement d’interfaces entre le lithium et l’électrolyte dû au dépôt de lithium.

Peterson a utilisé des modèles mathématiques pour déterminer los angeles floor et los angeles distance moyenne entre ces interfaces sur los angeles base des données obtenues à partir des mesures.

“Nous avons observé que los angeles floor et l’espacement intercouche du lithium déposé changent de manière complexe en fonction de l’historique d’utilisation de los angeles batterie”, a déclaré Peterson.

« Cette recherche ouvre los angeles porte à de futures investigations visant à explorer remark des facteurs tels que los angeles quantité de courant électrique, le temps de rate et le processus cyclique de dépôt et de dissolution du lithium affectent los angeles floor et les distances entre les interfaces au sein du lithium déposé.

« Comprendre ces facteurs est essentiel pour relever les défis associés à los angeles croissance des dendrites de lithium dans los angeles technologie LMB », a-t-elle déclaré.