Une avancée majeure au National High Magnetic Field Laboratory de la Florida State University dévoile le mécanisme de formation des dendrites dans les batteries à l'état solide, une cause principale des courts-circuits et des défaillances. Publiée dans *Nature Materials*, la recherche, menée par le professeur Yan-Yan Hu, offre un aperçu sans précédent de ce phénomène.
En utilisant une sonde personnalisée et le système d'imagerie par résonance magnétique (IRM) du MagLab, les chercheurs ont visualisé la croissance des dendrites pendant les cycles de charge et de décharge de la batterie. Les batteries à l'état solide, utilisant des électrolytes solides au lieu de liquides, promettent une densité énergétique plus élevée et une sécurité améliorée par rapport aux batteries lithium-ion conventionnelles. Cependant, la formation de dendrites, où des aiguilles de lithium métallique se développent et court-circuitent la batterie, a entravé leur développement.
L'équipe a découvert que les dendrites proviennent à la fois de l'interface électrode-électrolyte et de l'électrolyte solide lui-même. Ces aiguilles se ramifient ensuite et se connectent, entraînant une défaillance de la batterie. "Nous avons maintenant une compréhension globale de la façon dont ces dendrites peuvent se former, croître et évoluer", a déclaré l'étudiant diplômé Yudan Chen, l'un des principaux auteurs.
Le professeur Sam Grant, directeur du programme d'IRM du MagLab, a souligné le rôle des aimants à champ élevé dans l'analyse du lithium, permettant une imagerie inaccessible à des champs plus faibles. Les résultats offrent une voie pour concevoir des batteries à l'état solide plus fiables pour les véhicules électriques, les dispositifs médicaux et les systèmes d'énergie renouvelable. Les recherches futures se concentreront sur la prévention de l'accumulation de dendrites grâce à des modifications des matériaux et à la réingénierie des interfaces, les techniques de résonance magnétique servant d'outil d'évaluation.