Des scientifiques japonais établissent un record pour les électrolytes solides

Des chercheurs de l'Université de Nagoya ont considérablement amélioré les propriétés du matériau LLNOF, établissant un record absolu de conductivité des ions lithium parmi les électrolytes solides à base d'oxyde. Selon ixbt.com, cette avancée scientifique pourrait constituer une étape importante vers la création de batteries à l'état solide plus sûres et plus efficaces. C'est ce que rapporte Ixbt.com qui indique.

L'un des principaux inconvénients des batteries lithium-ion traditionnelles largement utilisées aujourd'hui est l'électrolyte liquide inflammable qu'elles contiennent. En cas de dommage, ces liquides peuvent provoquer des courts-circuits et des incendies. C'est précisément pour cette raison que les ingénieurs du monde entier travaillent activement au développement de batteries à l'état solide plus sûres.

Obstacles à l'augmentation de la vitesse de flux

Cependant, jusqu'à présent, le principal obstacle au développement des systèmes solides était la vitesse relativement faible de déplacement des ions lithium à l'intérieur des matériaux solides. Bien que les électrolytes au sulfure et au chlorure affichent actuellement les meilleures performances, ils présentent des risques en raison de leur extrême sensibilité à l'humidité et de leur capacité à dégager des gaz toxiques.

Les matériaux à base d'oxyde sont chimiquement beaucoup plus stables, mais ils étaient traditionnellement à la traîne par rapport à leurs concurrents en termes d'efficacité de transport du lithium. Néanmoins, le matériau LLNOF s'est révélé être une exception unique à cet égard, attirant l'attention des scientifiques.

Le rôle du fluor et un nouveau record

Selon les données, en 2024, la conductivité de ce matériau était d'environ 7 mS/cm (millisiemens par centimètre). Désormais, les scientifiques ont non seulement identifié la cause de ce phénomène, mais ont également réussi à plus que doubler ce chiffre.

Les recherches ont montré que lorsque l'ion lithium se déplace, l'ion fluor adjacent se déplace simultanément dans la direction opposée. Cela réduit la barrière énergétique à l'intérieur du réseau cristallin, permettant au fluor de libérer le chemin pour le lithium et d'accélérer considérablement son transfert.

En optimisant parfaitement le rapport entre le lithium, le lanthane et les positions vacantes dans la structure du matériau, les chercheurs ont porté le niveau de conductivité à 16,3 mS/cm. Les experts soulignent qu'il s'agit de la conductivité volumique la plus élevée jamais enregistrée pour cette classe d'électrolytes solides à base d'oxyde.

Pour l'instant, il ne s'agit pas d'un produit de batterie fini, mais d'une recherche scientifique fondamentale. Néanmoins, le nouveau mécanisme physique découvert devrait servir de base solide pour la création d'une nouvelle génération de batteries à l'état solide, combinant la haute sécurité et la conductivité élevée des électrolytes à base d'oxyde.