Un nouveau matériau développé peut supprimer l'emballement thermique dans les batteries
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Une équipe d'ingénieurs et de scientifiques des matériaux de LG Chem, la plus grande entreprise chimique de Corée, a développé un matériau qui, selon eux, pourrait réduire considérablement le risque d'emballement thermique et d'incendies dans les batteries. Dans leur article publié dans la revue Nature Communications, le groupe décrit comment ils ont développé le matériau et comment il a fonctionné lors des tests.
Au cours des dernières années, les consommateurs ont été témoins ou ont entendu parler de batteries de smartphones ou de voitures qui prenaient feu. Ces incendies, comme on l'a constaté, résultent d'un emballement thermique, c'est-à-dire lorsque l'anode et la cathode à l'intérieur d'une batterie se rapprochent trop, ou pire, se touchent.
Il en résulte un court-circuit qui génère de la chaleur et qui se traduit peu après par un incendie. Dans le cadre de cette nouvelle initiative, l'équipe de LG a mis au point un matériau fin qui, placé entre la cathode et le collecteur, empêche l'emballement thermique.
L'idée derrière ce nouveau matériau est de stopper le flux d'électricité à l'intérieur de la batterie si celle-ci commence à surchauffer. L'ajout de capteurs électroniques serait trop encombrant et pourrait subir une défaillance thermique avant de stopper le flux électrique.
Une meilleure idée, suggère l’équipe de recherche, consiste à placer un mince morceau de matériau conducteur entre l’anode et le collecteur, à travers lequel circule le courant dans la batterie – un morceau qui cesse automatiquement d’être conducteur à une certaine température.
Le nouveau matériau est un composite métallique que l'équipe de LG appelle Safety Reinforcement Layer (SRL). Ils ont fabriqué une minuscule feuille de ce matériau d'à peine un micromètre d'épaisseur et l'ont placée dans une batterie traditionnelle, puis ont testé sa fonctionnalité.
Ils ont découvert qu’au-delà des conditions normales, où les températures variaient de 90 °C à 130 °C, le SRL servait de conducteur, permettant au courant de circuler normalement. Mais à mesure que les températures augmentaient, la résistance augmentait de 5 000 ohms par degré Celsius, ce qui entraînait une réduction du courant. L’équipe a également découvert que l’inverse était vrai : lorsque les températures diminuaient, la résistance diminuait.
Les chercheurs ont également testé leur batterie améliorée dans des conditions réelles. Lors d’un de ces tests, ils ont enfoncé un clou dans la batterie, un geste qui provoque presque toujours un incendie dans les batteries, et ont constaté qu’avec le SRL en place, soit aucun incendie ne se produisait, soit un petit incendie se déclenchait et s’éteignait automatiquement très rapidement. L’équipe a également essayé d’écraser la batterie avec un poids lourd, un autre moyen infaillible pour qu’une batterie s’enflamme, et ils ont obtenu les mêmes résultats.
L’équipe prévoit de continuer à tester la sécurité des SRL dans différentes tailles et types de batteries dans le but de les vendre aux fabricants de batteries dans un avenir proche.
https://www.lgchem.com/company/information-center/press-release/news-detail-9535?lang=en_GLOBAL