La formation de lithium métallique dans les éléments Li-ion observée en temps réel
Publié par Redbran le 23/09/2019 à 14:00
Source: CEA LITEN

© Guilly / CEA
Une méthodologie de caractérisation par RMN du lithium a été mise au point pour suivre la formation de lithium métallique dans les électrodes d'éléments Lithium-ion en cours de fonctionnement. Avec en ligne de mire (Une mire est un dispositif permettant la mesure des paramètres d'un système de reproduction d'images.): l'amélioration de la durée de vie (La vie est le nom donné :) de ces dernières.

La durée de vie des batteries lithium-ion (Les accumulateurs à base de lithium utilisent des technologie en cours de mise au point, présentant un très important potentiel électrochimique. On distingue la technologie Lithium métal où...) est altérée, entre autres, par la formation de lithium (Le lithium est un élément chimique, de symbole Li et de numéro atomique 3.) métallique sur l'électrode négative à base de graphite (phénomène connu sous le terme de Lithium-plating). Afin de mieux comprendre les mécanismes conduisant à cette altération de l'électrode, les chercheurs du Liten, institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est un tel institut.) de CEA Tech, en collaboration avec le CEA-IRIG, ont mis en place une méthodologie de caractérisation par RMN (Résonnance Magnétique Nucléaire) du lithium pour détecter en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) réel la formation du lithium métallique.

Jusqu'à présent, ce type de caractérisation était mené sur des échantillons d'électrodes extraits de cellules électrochimiques post mortem, en mode ex-situ. Or, le dépôt de lithium continue à évoluer même après l'arrêt du fonctionnement de l'élément de batterie. Les chercheurs du CEA ont donc développé une cellule expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit...) avec un design (Le design (la stylique en français) est un domaine visant à la création d'objets, d'environnements ou d'œuvres graphiques, à la fois fonctionnels, esthétiques et conformes aux impératifs d'une production industrielle. Bien qu'il...) similaire à celui des cellules du commerce, mais dont le format a été réduit pour permettre son insertion dans la bobine de RMN, elle-même adaptée pour l'occasion.

Plusieurs essais operando ont été menés dans différentes conditions expérimentales. Les résultats positifs obtenus, permettront de mieux comprendre les mécanismes de formation du lithium métallique sur l'électrode négative, et de déterminer des protocoles de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un...) minimisant ce désagrément. Ces informations seront ensuite intégrées au BMS (battery management system) pour prolonger la durée de vie des batteries ou permettront de concevoir des électrodes moins sensibles à ce phénomène dégradant
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