Vous possédez un ordinateur portable, un téléphone ou un appareil portable fabriqué après le milieu des années 90? Il y a de fortes chances que la batterie rechargeable à l’intérieur utilise la technologie lithium-ion. Les batteries lithium-ion dominent désormais le marché de l’électronique en raison de leur densité énergétique et de leur rentabilité. Mais la technologie n’est pas sans inconvénients terrifiants; comme en témoignent les explosions de téléphones et d'ordinateurs portables, les avions cloués au sol et accidents de voiture enflammés, les batteries lithium-ion pourraient être beaucoup plus sûres.
C'était l'objet d'une récente étude de l'Université de Stanford décrite dans la revue Communication naturelle. L’équipe, dirigée par le professeur agrégé de science et d’ingénierie des matériaux à Stanford Yi Cui, a travaillé au développement d’une batterie lithium-ion « intelligente » qui détecte les problèmes avant qu’ils ne deviennent explosifs.
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Chaque batterie, lithium-ion ou non, contient une anode chargée négativement et une cathode chargée positivement. Maintenus séparés par une fine tranche de polymère, ils génèrent de l’électricité à partir des ions de l’électrolyte qui voyagent entre eux. Les choses commencent à mal tourner, Cui dit Organisation physique, lorsque des défauts de fabrication ou une charge inappropriée entraînent la défaillance du séparateur de polymère. Les ions lithium s'agglutinent en structures appelées dendrites, qui entrent en contact avec la cathode et court-circuitent la batterie (ou pire).
Le processus est indétectable dans les batteries lithium-ion conventionnelles, mais Cui et son équipe ont développé un mécanisme de surveillance qui utilise un polymère séparateur « plus intelligent ». En ajoutant une couche microscopique de cuivre sur une face du polymère, ils ont pu mesurer la différence de tension entre l'anode et le séparateur, qui diminue à mesure que les dendrites se déplacent vers le cathode.
De manière encourageante, Cui a déclaré que le développement de l’équipe était indépendant du matériel. "Cela fonctionnera avec n'importe quelle batterie qui nécessiterait de détecter un court-circuit avant qu'elle n'explose", a-t-elle déclaré.
Denys Zhuo, co-auteur principal de l'étude, a déclaré qu'un perfectionnement supplémentaire de la méthode pourrait permettre de gagner un temps crucial dans les scénarios critiques. « Lorsque vous voyez de la fumée ou un incendie, vous devez immédiatement éteindre [la batterie]. Vous n'aurez peut-être pas le temps de vous échapper. Si vous vouliez pécher par excès de sécurité, vous pouvez rapprocher la couche de cuivre de l'anode. Cela vous permettrait de savoir encore plus tôt quand une batterie est susceptible de tomber en panne.
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Bien que le coût de mise en œuvre puisse entraver l’adoption de la technologie de l’équipe, ne soyez pas surpris si votre futur smartphone, voiture électrique ou portable vous avertit quand jeter votre batterie.
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