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Electrode silicium : les vraies causes du vieillissement


​Des observations combinant plusieurs techniques d’imagerie et de spectroscopie ont permis de comprendre les mécanismes de dégradation des électrodes silicium, pressenties pour remplacer celles en graphite dans les batteries lithium.

Publié le 12 avril 2017

Parce qu’il affiche une capacité spécifique bien supérieure à celle du graphite, le silicium pourrait avantageusement se substituer à ce dernier à l’électrode négative des batteries lithium-ion et permettre, en théorie, de multiplier par 10 leur autonomie. Dans le cadre d’un projet européen, les chercheurs du Liten, institut de CEA Tech, ont étudié les phénomènes de vieillissement d’électrodes à base de silicium de taille nanométrique.

Leurs observations, réalisées pour la première fois dans des conditions réelles, ont révélé des phénomènes auparavant sous-estimés. « Nous avons montré que le mécanisme de dégradation principal est bien lié à une pénurie de lithium, elle-même causée par le piégeage de ce dernier dans des réactions parasites », relate un chercheur. Ces résultats contredisent des travaux antérieurs qui suggéraient qu’une influence néfaste de la SEI (solid electrolyte interface) était l’une des principales sources de dégradation de telles électrodes. « Dans la configuration demi-cellule, la source de lithium est infinie et fausse l’interprétation des résultats. Dans les conditions réelles, le chargement en lithium est limité. »

L’observation sur cellules entières a été rendue possible en combinant pertinemment différentes techniques d’imagerie et de spectroscopie. Une approche originale, qui a grandement contribué au succès de ces travaux.


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