Des électrodes en nanofils de cuivre pour les batteries au lithium

Le lithium a longtemps été le candidat idéal pour constituer l’anode des batteries. Cependant, les batteries au lithium ont tendance à se déformer lors de la charge. La surface des collecteurs pour les électrodes ne pouvant être parfaitement lisse et uniforme, la distribution des électrons est hétérogène et conduit à la formation de dendrites de lithium sur la cathode en cuivre. La croissance des dendrites peut aller jusqu’à percer le séparateur et provoquer un court-circuit interne. Le phénomène étant difficilement réversible, deux stratégies existent pour pallier ce problème. La première est simplement de supprimer la formation des dendrites à la source. C’est ce qui a conduit à la création des batteries lithium-ion. La deuxième est de gêner l’apparition des dendrites en consolidant l’interface solide-électrolyte mais cela ne résout pas le problème des dendrites.

Le Dr. LU Leilei, le Pr. YAO Hongbin et le Pr. YU Shuhong de l’University of Science and Technologies of China (USTC) située à Hefei dans la province de l’Anhui, proposent une alternative : au lieu de supprimer ou diminuer la formation des dendrites, ils ont choisi d’orienter leur direction de formation en les dirigeant dans un espace confiné grâce à un réseau de nanofils en cuivre, et ainsi les forcer à fusionner comme l’illustre la figure ci-dessous. Les résultats de leurs travaux ont été publiés dans le journal Nano Letters en juin 2016.

Cette configuration présente d’autres avantages que la fusion des dendrites. Elle permet une distribution plus homogène des électrons, ce qui réduit la formation des dendrites. De plus, ces propriétés proviennent de la structure 3D et non des caractéristiques physiques des nanofils, ce qui laisse une certaine flexibilité de fabrication. Enfin, le processus de fabrication peut facilement être adapté à grande échelle. Le réseau est obtenu à partir d’une évaporation de solvant simple, suivie d’une activation thermique. Les chercheurs explorent également d’autres matériaux comme l’argent qui est utilisé pour la fabrication de films conducteurs transparents pour les écrans tactiles par exemple.

En savoir plus

http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.6b01581

Sources

http://en.ustc.edu.cn/news/201607/t20160725_251452.html

Rédacteur

Yvonne TRAN : yvonne.tran[a]diplomatie.gouv.fr