La nouvelle technologie d'électrolyte de CUHK résout les problèmes de sécurité des batteries lithium-ion

Des batteries rechargeables dans des dispositifs électroniques portables aux sources d'alimentation pour les vélos électriques et les véhicules à énergie nouvelle, les accidents de sécurité causés par des incendies et des combustions de batteries lithium-ion sont devenus de plus en plus le centre d'attention mondiale. Selon un rapport de CNN du 22, une nouvelle technologie développée par une équipe de recherche de l'Université Chinoise de Hong Kong (CUHK) peut réduire considérablement le risque d'explosions et d'incendies de batteries lithium-ion, et cette technologie devrait être appliquée commercialement dans les 3 à 5 prochaines années.

Le rapport souligne que les batteries lithium-ion ont été largement utilisées dans divers appareils allant des smartphones aux véhicules à énergie nouvelle. Les chercheurs ont déclaré que les batteries lithium-ion présentent une bonne sécurité dans des scénarios d'utilisation normale, mais une utilisation incorrecte peut entraîner des risques d'incendie et même des conséquences fatales dans des cas extrêmes. La raison en est que l'électrolyte contenu à l'intérieur des batteries lithium-ion est inflammable. Lorsqu'elles sont soumises à des perforations physiques, à une surcharge, à des conditions de température et d'humidité extrêmes, ou à des défauts de processus de production, les batteries perdent progressivement leur stabilité. Une fois qu'une anomalie se produit, la température de la batterie augmente rapidement et enflamme l'électrolyte, déclenchant ainsi une réaction en chaîne dangereuse connue sous le nom de "fuite thermique". Les données statistiques pertinentes montrent qu'en 2024 seulement, 89 incidents de fumée, d'incendie ou d'anomalies de haute température liés aux batteries ont été enregistrés dans le secteur du transport aérien civil mondial ; dans la vie quotidienne, les accidents d'incendie de batteries de vélos électriques, de trottinettes électriques et d'autres appareils ne sont également pas rares.

Pour répondre à ce point de douleur en matière de sécurité, la communauté scientifique mondiale a activement mené des recherches technologiques, telles que le développement d'électrolytes solides ou en gel résistants à haute température pour remplacer les électrolytes liquides traditionnels. Cependant, de telles solutions nécessitent des modifications à grande échelle des lignes de production de batteries existantes, ce qui augmente considérablement le seuil d'industrialisation et limite la vitesse de popularisation de la technologie. En revanche, le nouveau schéma d'optimisation des batteries lithium-ion proposé par l'équipe de CUHK n'a besoin que de remplacer les composants chimiques de l'électrolyte existant sans modifier les liens essentiels du processus de production.

Des chercheurs de l'équipe ont expliqué que la cause principale des incendies de batteries lithium-ion est la décomposition de l'électrolyte sous haute pression, ce qui libère une grande quantité de chaleur et déclenche une réaction en chaîne. L'électrolyte nouvellement développé adopte un système de solvant binaire, qui peut bloquer avec précision ce processus de réaction dangereux. Dans des conditions de température normale, le premier solvant peut maintenir la compacité de la structure chimique interne de la batterie, garantissant la sortie de performance normale de la batterie ; lorsque la température de la batterie augmente anormalement, le second solvant activera rapidement le mécanisme de protection, empêchant les risques d'incendie à la source en relâchant la structure chimique et en ralentissant les réactions liées à l'emballement thermique.

CNN a cité des données de tests en laboratoire montrant qu'après qu'une batterie lithium-ion adoptant cette nouvelle technologie a été perforée par un clou, la température n'a augmenté que de 3,5 degrés Celsius ; en revanche, la température des batteries lithium-ion traditionnelles a grimpé à 555 degrés Celsius dans les mêmes conditions de test. Les chercheurs ont souligné que ce schéma technique n'aura pas d'impact négatif sur les performances de base et la durée de vie de la batterie. Des tests ont montré qu'après 1000 cycles de charge-décharge, la capacité de la batterie peut encore maintenir plus de 80 % de la valeur initiale, répondant pleinement aux exigences de l'application commerciale.

Il convient de noter que cette technologie ne nécessite que le remplacement des composants électrolytiques sans avoir besoin de modifier les lignes de production existantes, elle a donc les conditions de base pour une industrialisation rapide. On estime qu'après une production à grande échelle, le coût des batteries lithium-ion adoptant cette technologie sera essentiellement le même que celui des produits grand public actuels. Actuellement, la technologie pertinente est entrée dans la phase d'avancement de la commercialisation. Donald Finnegan, un scientifique senior au Laboratoire national des énergies renouvelables des États-Unis, a commenté : "Cette percée technologique est excitante, ce qui signifie que les futures batteries lithium-ion seront capables de résister à des conditions de travail extrêmes telles que des températures élevées et des courts-circuits, évitant fondamentalement les risques d'incendie."