A (RE)VOIR Actu

La recherche universitaire au service de la charge rapide

La revue Energy Storage Material, dans son numéro 63, publie une recherche de la Chung-Ang University de Séoul (Corée du Sud) relative à la chimie des électrolytes liquides afin d’améliorer la sécurité des batteries lithium-ion lors des charges rapides à haute intensité.

L’Union européenne a décidé que l’avenir de la mobilité serait à batteries sans vraiment en mesurer toutes les conséquences industrielles, environnementales ou sécuritaires. Une nouvelle preuve de cet empressement est la publication dans la littérature scientifique de nombreuses études sur le comportement des batteries lithium-ion dans le temps ou lors de leur recharge. L’université Chung-Ang University a publié dans la revue Energy Storage Material[1]au mois de novembre 2023 le résultat de ses recherches sur les électrolytes. Cela intéressera tout particulièrement les chimistes et fournisseurs de batteries ou d’électrolytes liquides.

Le document intitulé « Augmentation de la cinétique interfaciale dans les batteries lithium-ion en charge rapide avec les électrolytes LiPF6 à carbonates linéaires » compare le comportement de différentes électrolytes liquides lors des charges rapides à haute intensité. Lors de celles-ci, la polarisation cellulaire élevée à l’intérieur des accumulateurs provoque des dentrites, les sels de lithium pouvant, en se cristallisant, générer des courts-circuits. Le problème des dentrites est connu, et affecte toutes les technologies lithium-ion, même celles à électrolytes solides (comme les LMP lithium métal polymère).

Les dix étudiants et chercheurs ont étudié l’impact de la désolvatation du Lithium et la chimie de l’inter-phase solide de l’électrolyte sur la polarisation des cellules. Ils sont arrivés à la conclusion que les électrolytes LPCE (électrolytes à hexafluorophosphates LiPF6 concentrées à bases de carbonates linéaires LC) avaient un réel effet de désolvatation du lithium sur les anodes lors des charges à haute intensité. Les tests ont été menés sur des cellules NMC nickel manganèse cobalt à poches avec des résultats très prometteurs : ils ont constaté une rétention des sels de 87% après 200 cycles de charges rapides ce qui serait six fois plus performant que dans le cas des traditionnelles électrolytes. Les chimies sont assez profondément revisitées avec la suppression des additifs à base de carbonate d’éthylène dans les électrolytes à polypropylène à fort pouvoir diélectrique. L’équipe a privilégié des électrolytes à carbonates linéaires à faible pouvoir diélectrique. Le DMC (diméthyle carbonate) semble être l’additif le plus prometteur pour assurer la désolvatation du lithium, réduisant ainsi la résistance de transfert de charge.

Cette recherche a été soutenue par La fondation nationale de la recherche de Corée du Sud (National Research Foundation) via différents programmes. Hyuntae Lee, coordinateur de l’étude, remercie Brain Korea 21 et la POSCO TJ Park Foundation.

[1] https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829723003732?via%3Dihub