Une découverte révolutionnaire pourrait bouleverser l'avenir des batteries : 'Nous avons urgemment besoin de ces résultats quantitatifs'
Les batteries lithium-ion jouent un rôle clé dans la transition énergétique propre, mais leur dégradation après un certain nombre de cycles de charge pousse les chercheurs à chercher des solutions. Selon un rapport de TechXplore, des équipes utilisent désormais la fluorescence X (XRF) et la spectroscopie d'absorption X (XAS) pour mieux comprendre les mécanismes internes. Bien que la qualité des batteries se soit améliorée avec les années grâce aux oxydes de nickel-manganèse-cobalt (NMC) et aux électrodes en graphite, leur capacité diminue avec le temps. Des chercheurs du groupe SyncLab du HZB et du laboratoire BLiX de l'Université technique de Berlin étudient ce phénomène pour prolonger leur durée de vie.
"Beaucoup de choses se passent aux interfaces entre l'anode, le séparateur et la cathode pendant la charge ou la décharge", explique Ioanna Mantouvalou, physicienne au HZB et première auteure de l'étude. Traditionnellement, ces changements ne sont observés qu'après démontage de la batterie. Grâce à la configuration confocale XRF/XAS, les scientifiques peuvent désormais analyser les processus en temps réel avec une résolution allant jusqu'à 10 micromètres.
Cette méthode non destructive permet d'étudier la composition élémentaire couche par couche pendant le fonctionnement (operando). Les batteries lithium-ion, utilisées dans les véhicules électriques et le stockage d'énergie, voient généralement leur durée de vie estimée entre 300-500 cycles. Les tests ont révélé qu'après seulement 200 cycles, le manganèse commence à migrer de la cathode NMC vers l'anode en carbone, réduisant l'efficacité. "Ces résultats quantitatifs sont cruciaux pour améliorer les batteries", insiste Mantouvalou. Cette recherche pourrait considérablement influencer l'économie des énergies renouvelables.
