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Voici un aperçu des causes de l'explosion des batteries de smartphone


L'explosion des smartphones est un scénario de cauchemar pour tout propriétaire, que le téléphone soit un Android ou un iPhone. Pendant des années, les réponses traditionnelles derrière les explosions étaient vagues et souvent liées à la batterie. Les explications semblaient cependant s'arrêter là. Les scientifiques ont enfin réussi à mieux comprendre les coupables microscopiques derrière les explosions de batteries.

Une équipe de chercheurs de l'Université de Stanford et du SLAC National Accelerator Laboratory a aperçu des dendrites - des excroissances en forme de doigts qui franchissent les barrières de la batterie - au microscope. L'équipe a utilisé une technique appelée microscopie cryoélectronique (cryo-EM). Cryo-EM a récemment fait la une des journaux en remportant le prix Nobel de chimie cette année. La technique congèle rapidement les échantillons dans de l'azote liquide et donne aux chercheurs une image plus précise dans un échantillon.

Cryo-EM a donné à l'équipe de Stanford et du SLAC une image claire des dendrites. Auparavant, les dendrites avaient été représentées sous la forme d'une forme irrégulière et piquée. Les nouvelles images rendues par les scientifiques montrent que les dendrites de lithium métal sont en fait de longs cristaux à six faces élégamment formés.

Les dendrites se forment lorsque les électrodes d'une batterie se dégradent. Cela conduit les ions métalliques à s'accumuler à la surface. Lorsque les «doigts» d'ions franchissent les deux moitiés de la batterie, la surchauffe commence. Et, eh bien, il a été largement documenté ce qui pourrait arriver avec une batterie de smartphone surchauffée.

"C'est super excitant et ouvre des opportunités incroyables", a déclaré l'un des chercheurs, Yi Cui du SLAC. «Avec cryo-EM, vous pouvez regarder un matériau fragile et chimiquement instable et vous pouvez conserver son état vierge - à quoi il ressemble dans une vraie batterie - et le regarder en haute résolution.»

La méthode de visualisation alternative des chercheurs était la microscopie électronique à transmission (MET). Cependant, le TEM était souvent trop dur pour les matériaux, y compris les métaux lithium. La recherche initiale avec TEM ne s'est pas avérée prometteuse pour les chercheurs.

"La préparation des échantillons TEM est effectuée dans l'air, mais le lithium métal se corrode très rapidement dans l'air", a déclaré Yuzhang Li, un étudiant diplômé de Stanford qui a dirigé le travail avec son camarade Yanbin Li. "Chaque fois que nous avons essayé de voir le lithium métal à haute grossissement avec un microscope électronique les électrons foreraient des trous dans la dendrite ou même la fondraient complètement [sic]. "

"C'est comme concentrer la lumière du soleil sur une feuille avec une loupe. Mais si vous refroidissez la feuille en même temps que vous concentrez la lumière dessus, la chaleur sera dissipée et la feuille sera indemne. C'est ce que nous faisons avec la cryo-EM . En ce qui concerne l’imagerie de ces matériaux de batterie, la différence est très nette. »

Sauver l'avenir des batteries

Les dendrites et les problèmes qu'elles suscitent permettront aux scientifiques de mieux comprendre comment planifier de nouveaux types de batteries. La planification à l'avance des dendrites affecterait l'avenir du stockage d'énergie et créerait des batteries de longue durée malgré des conditions variables.

«Nous étions vraiment excités. C'était la première fois que nous pouvions obtenir des images aussi détaillées d'une dendrite, et nous avons également vu la nanostructure de la couche SEI pour la première fois», explique l'un des chercheurs, Yanbin Li. "Cet outil peut nous aider à comprendre ce que font les différents électrolytes et pourquoi certains fonctionnent mieux que d'autres."


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