Vers des batteries solides à haute performance
Des chercheurs mettent au point un électrolyte solide ultrafin
Fiabilité opérationnelle, durabilité et haute densité énergétique : À ces égards, les batteries à l'état solide sont en principe supérieures aux batteries lithium-ion à électrolyte liquide classiques. Parmi les problèmes qui font obstacle à une application industrielle généralisée - dans le domaine de l'électromobilité, par exemple - figurent la faible compatibilité des interfaces entre la cathode et l'électrolyte et la faible conductivité ionique à température ambiante. Une équipe internationale dirigée par le professeur Seema Agarwal de l'université de Bayreuth vient de mettre au point une solution à ce problème : un électrolyte solide très fin constitué d'un composite polymère-céramique. Les chercheurs présentent leur importante découverte dans la revue "Advanced Energy Materials".
Le Dr Sivaraj Pazhaniswamy dans une installation de test de batteries dans un laboratoire de chimie macromoléculaire de Bayreuth.
UBT
L'électrolyte solide que les chercheurs ont mis au point est une combinaison d'un polymère et de nanofibres de céramique. Ce matériau composite est appliqué - un peu comme un revêtement - sur la surface poreuse de la cathode. Il remplit alors les minuscules cavités, formant un électrolyte solide qui a un contact stable avec la cathode. En même temps, il ne fait qu'environ sept micromètres d'épaisseur. Par rapport aux batteries à l'état solide antérieures, ce nouveau système se caractérise par le fait que l'électrolyte entoure les particules de la cathode comme une coquille : Cela crée une interface nettement améliorée, qui présente l'avantage supplémentaire d'activer les ions de la cathode. Grâce à cette modification, le nouvel électrolyte solide augmente la capacité de stockage d'énergie des batteries.
Un autre avantage majeur de cet électrolyte solide ultrafin interagissant avec la cathode est qu'il augmente considérablement la fiabilité opérationnelle des batteries. "Les batteries lithium-ion conventionnelles qui utilisent des électrolytes liquides posent régulièrement des problèmes de sécurité. Il y a toujours un risque de fuite de l'électrolyte, ce qui entraîne un court-circuit et une défaillance de la batterie. Des téléphones cellulaires, des ordinateurs portables et des véhicules électriques ont déjà pris feu à cause de cela, provoquant de graves accidents. Un problème supplémentaire est la croissance du lithium sur l'anode, les fameuses dendrites d'interface, qui percent l'électrolyte et peuvent entraîner un court-circuit ou un incendie. Tous ces risques sont éliminés, ou du moins considérablement réduits, par notre électrolyte solide composite ultrafin, qui présente une grande stabilité thermique", explique Seema Agarwal, professeur de chimie macromoléculaire à l'université de Bayreuth.
L'auteur principal de la nouvelle étude, le Dr Sivaraj Pazhaniswamy, souligne un autre avantage : "Si l'on utilise un électrolyte solide thermiquement stable au lieu d'un électrolyte liquide inflammable, il est possible de tirer pleinement parti du lithium comme matériau d'anode. Par rapport aux autres matériaux utilisés dans les batteries à électrolyte liquide classiques, le lithium présente des propriétés très intéressantes, comme une capacité théorique élevée et un faible potentiel électrochimique. Maintenant que notre nouvel électrolyte solide a donné d'excellents résultats dans ses interactions avec la cathode, nous voulons travailler à l'optimisation des contacts entre l'électrolyte et l'anode avec un système similaire." Le physicien macromoléculaire de Bayreuth est membre du groupe de recherche du professeur Agarwal qui mène des recherches sur les batteries à l'état solide dans le cadre du Bayreuth Center for Battery Technology (BayBatt).
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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