La durée de vie des batteries lithium-ion des smartphones est réduite par des particules qui se brisent du fait de leur changement de structure et de volume lors de la charge et de la décharge.
Introduite au début des années 1990, la batterie lithium-ion est aujourd'hui omniprésente sur le marché des appareils électroniques mobiles. L'équipe de Martin Ebner, du laboratoire de nanoélectronique de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ), a étudié les modifications électrochimiques et mécaniques subies par les électrodes en imagerie 3D à l'aide du Synchrotron du PSI.
Leur constat: les électrodes vont jusqu'à tripler de volume durant la charge et elles ne retrouvent pas leur état antérieur. Ainsi, une électrode de 50 micromètres a grossi à 120 micromètres à pleine charge avant de revenir à 80 micromètres lors de la décharge.
Au cours de ce processus, les particules formant la structure de l'électrode se brisent. Pour les chercheurs, la déformation persistante montre que les liants utilisés pour coller les électrodes sont inadaptés à ce type de batteries, écrit l'EPFZ vendredi dans un communiqué.
Pour leurs travaux, publiés dans la revue «Science», les scientifiques ont utilisé une batterie expérimentale aux cristaux d'oxyde d'étain, susceptibles d'en augmenter le rendement. Ils ont également constaté que ces cristaux subissaient des fissures et des modifications de leur composition chimique.
Leurs conclusions: au lieu de matériaux cristallins, ils serait envisageable d'utiliser pour les électrodes des composés amorphes ou nanostructurés comme le verre ou le verre métallique, dont les atomes n'ont pas de structure cristalline fixe.