Des chercheurs ont découvert que le manganèse peut provoquer une défaillance des batteries qui pourrait raccourcir la durée de vie des véhicules électriques.

Actualités d’ingénierie des véhicules électriques

Publié le 23 août 2026 par Nicole Willing & classé dans Newswire, The Tech.

Bien que des batteries à cathode à haut taux de nickel, sans cobalt comme celles à noyau en nickel recouvert de manganèse, soient apparues comme une méthode potentielle pour augmenter l’autonomie des véhicules électriques tout en réduisant la dépendance à des minéraux stratégiques coûteux, des recherches indiquent que l’exposition du matériau précurseur à l’air peut provoquer des changements chimiques subtils qui accélèrent par la suite la dégradation de la batterie.

Une étude menée à l’Université Hanyang en Corée du Sud a montré que l’exposition des matériaux précurseurs de batteries à l’air modifie la chimie du manganèse, créant des défauts de surface réactifs qui accélèrent la décomposition de l’électrolyte et pourraient considérablement réduire la durée de vie de ces batteries de nouvelle génération.

Selon l’équipe de recherche dirigée par le professeur Jin Ho Bang et la chercheuse en doctorat JinHa Shim, un ajustement du contenu en lithium pendant la synthèse peut réduire ces défauts et restaurer la stabilité, ce qui aide les fabricants à développer des batteries plus durables et à haute énergie pour les véhicules électriques de demain.

Les résultats de cette étude ont été publiés dans le volume 19, numéro 12 du journal Energy and Environmental Science.

L’équipe a observé que le manganèse peut devenir de manière inattendue une source d’instabilité dans certaines conditions de fabrication. Le stockage des matériaux précurseurs dans des zones exposées à l’air entraîne l’oxydation du manganèse à la surface des particules, ce qui provoque ensuite la formation de régions défectueuses riches en espèces de manganèse « déformées selon le phénomène Jahn-Teller ». Ces surfaces déformées deviennent très réactives, ce qui entraîne la décomposition de l’électrolyte, la dissolution des métaux de transition et des réactions néfastes avec l’anode en graphite. Ce défaut caché peut presque doubler le taux de dégradation de la capacité dans les systèmes de batteries riches en nickel lors de tests de cyclage prolongés.

« Nous avons découvert qu’une coque riche en manganèse, généralement introduite pour protéger les cathodes à fort taux de nickel, peut au contraire devenir un catalyseur de dégradation si la chimie des précurseurs n’est pas soigneusement contrôlée », a expliqué le professeur Bang. « Même de petites variations dans l’historique de stockage des précurseurs peuvent avoir un impact significatif sur la stabilité de la batterie. »

Afin de surmonter ce problème, les chercheurs suggèrent que l’augmentation de la quantité de lithium en excès pendant la synthèse pourrait empêcher la formation d’une phase de surface défectueuse et restaurer des liaisons stables entre le manganèse et l’oxygène. Ces cathodes modifiées pourraient conserver plus de 90 % de leur capacité, améliorant ainsi leur durabilité à long terme.

« Nos résultats montrent que même de légères variations dans l’histoire des précurseurs peuvent avoir des conséquences majeures sur les performances des batteries, ce qui rend la gestion de ces précurseurs une considération importante pour la fabrication à grande échelle », a ajouté le professeur Bang. Plutôt que d’exiger des revêtements coûteux ou de gros réaménagements des lignes de production, un contrôle rigoureux de la manipulation des précurseurs et de la stœchiométrie du lithium pourrait offrir une voie relativement plus rapide vers des batteries plus durables.

Ces améliorations pourraient finalement se traduire par des véhicules électriques ayant une durée de vie plus longue des batteries, et elles contribueraient également à la durabilité des systèmes de stockage d’énergie à grande échelle qui nécessiteront, à l’avenir, des batteries stables et à haute énergie pour les applications liées aux énergies renouvelables, selon cette recherche.

Source : Hanyang University ERICA

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