Une équipe de l'UNIST en Corée du Sud, dirigée par le professeur Hyeon Jeong Lee, a identifié la cause des fissures internes dans les cathodes monocristallines d'oxyde de lithium nickel manganèse (LNMO), un composant essentiel des batteries haute performance. Leur recherche, publiée le 11 avril 2025 dans Angewandte Chemie International Edition, offre une solution pour améliorer la durabilité des batteries.
Les cathodes monocristallines, bien que dépourvues de joints de grains qui provoquent des fissures intergranulaires, sont toujours susceptibles de fissures internes lors de charges et décharges rapides. L'équipe a découvert qu'une diffusion inégale des ions lithium crée une contrainte localisée, entraînant des fissures lorsque la résistance du cristal est dépassée.
Les chercheurs ont introduit du magnésium dans le réseau cristallin pour agir comme un support structurel, ce qui inhibe la contraction des voies de diffusion des ions et augmente la mobilité des ions lithium, réduisant ainsi les contraintes internes. Les résultats expérimentaux ont confirmé que les cathodes monocristallines dopées au magnésium présentaient une stabilité significative et une formation de fissures réduite lors de cycles rapides.
"Cette étude fournit une compréhension claire des mécanismes de dégradation mécanique dans les cathodes monocristallines", a déclaré le professeur Lee. L'intégration d'approches expérimentales et computationnelles a permis d'établir une stratégie de conception efficace pour améliorer leur intégrité structurelle, essentielle à la commercialisation des batteries haute performance de nouvelle génération.