Des scientifiques chinois résolvent un défi clé des batteries au lithium tout solide

(Yicai) 8 octobre – Les batteries au lithium tout solides, saluées comme le « saint graal » de la technologie de stockage d'énergie de nouvelle génération, ont longtemps été confrontées à un problème difficile : maintenir un contact étroit entre l'électrolyte solide et l'électrode en métal lithium.

Des scientifiques chinois ont développé une interphase auto-adaptative dans les batteries au lithium tout solides qui maintient un contact intime entre l'anode en métal lithium et l'électrolyte solide sans pression externe, une percée qui surmonte de manière décisive un obstacle majeur à leur commercialisation.

Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Sustainability.

Les méthodes traditionnelles nécessitent une pression constante d'équipements externes encombrants, rendant les batteries trop volumineuses et lourdes pour une utilisation pratique.

Les chercheurs de l'Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences (CAS), de l'Institut de technologie et d'ingénierie des matériaux de Ningbo de la CAS et de l'Université des sciences et technologies de Huazhong ont découvert que le contact entre l'électrode en lithium et l'électrolyte solide sulfuré dans les batteries au lithium tout solides n'est pas idéal, avec de nombreux petits pores et fissures présents. Ces problèmes non seulement réduisent la durée de vie des batteries, mais peuvent également poser des risques pour la sécurité.

Pour relever ce défi, l'équipe de chercheurs a introduit des ions iodures dans l'électrolyte solide sulfuré. Pendant le fonctionnement de la batterie, ces ions iodures se déplacent vers l'interface de l'électrode sous l'effet du champ électrique, formant une interface riche en iode.

L'interface peut attirer activement les ions lithium, comblant automatiquement tous les espaces et pores comme une auto-réparation, maintenant ainsi un contact étroit entre l'électrode et l'électrolyte.

Les batteries prototypes préparées sur la base de cette technologie ont démontré des performances stables et excellentes même après des centaines de cycles de charge-décharge dans des conditions de test standard, dépassant de loin le niveau des batteries existantes similaires.

Cette technologie pourrait permettre de développer à l'avenir des batteries dont la densité énergétique dépassera 500 Wh/kg, prolongeant potentiellement la durée de vie des appareils électroniques d'au moins deux fois, a déclaré Huang Xuejie de l'Institut de physique, l'un des auteurs correspondants de l'article.

Cette percée accélérera le développement des batteries au lithium tout solides à haute densité énergétique, qui devraient jouer un rôle significatif dans les robots humanoïdes, l'aviation électrique, les véhicules électriques et autres domaines, en fournissant des solutions énergétiques plus sûres et plus efficaces, a déclaré Huang.

Cette étude résout fondamentalement le problème clé de goulot d'étranglement qui entravaient la commercialisation des batteries tout solide, représentant une étape décisive vers leur application pratique, a noté Wang Chunsheng, expert en batteries à l'état solide à l'Université du Maryland.

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