Nouveau record pour les batteries à l'état solide au Japon

Des chercheurs de l'Université de Nagoya au Japon ont établi un record absolu de conductivité pour les électrolytes solides à base d'oxydes de lithium-ion. Selon ixbt.com, le mécanisme de mouvement des ions dans un matériau appelé LLNOF a été identifié, portant sa conductivité électrique à 16,3 millisiemens. Il s'agit d'une étape importante vers la sécurité et l'efficacité des batteries à l'état solide. C'est ce que rapporte Ixbt.com rapporte cette information.

Il est bien connu que les électrolytes liquides utilisés dans les batteries lithium-ion modernes peuvent facilement s'enflammer en cas de dommage. C'est pourquoi les scientifiques du monde entier cherchent activement à passer aux électrolytes solides. Cependant, bien que les analogues au sulfure et au chlorure aient une conductivité élevée, ils présentent un risque de libération de gaz toxiques lorsqu'ils réagissent avec l'humidité. Les matériaux à base d'oxydes et d'oxynitrures sont beaucoup plus stables et supérieurs en termes de sécurité, mais jusqu'à présent, ils étaient à la traîne en termes de mobilité ionique.

Le matériau LLNOF et la nouvelle découverte

Le matériau LLNOF a attiré l'attention pour la première fois en 2024, avec une conductivité de 7 mS/cm à l'époque. Cependant, les experts ne comprenaient pas exactement pourquoi les ions lithium se déplaçaient si rapidement. Pour percer ce mystère, une équipe de recherche dirigée par Takeshi Yajima a cultivé des monocristaux de LLNOF de taille millimétrique pendant plus d'un an. Ensuite, la méthode de diffraction sur monocristal a été utilisée pour analyser la position des atomes et leurs déplacements.

L'étude a révélé que dans le matériau, l'ion fluor se déplace légèrement lorsqu'un ion lithium passe dans une lacune (espace vide). Ce mouvement libère le chemin pour le lithium, réduisant considérablement les barrières énergétiques nécessaires au passage des ions à travers l'électrolyte. En termes simples, le fluor ne joue pas un rôle passif ici, mais son mouvement facilite activement le déplacement rapide du lithium à travers le cristal.

Perspectives d'avenir

En modifiant le rapport entre le lithium, le lanthane et les espaces vides, les scientifiques ont réussi à atteindre un record de 16,3 mS/cm. Ce résultat réfute l'idée largement répandue dans la communauté scientifique selon laquelle une conductivité élevée ne dépend que des ions négatifs facilement déformables.

Cette découverte ouvre la voie à la conception de batteries à l'état solide de nouvelle génération, permettant d'atteindre une conductivité élevée sans compromettre la sécurité. À l'avenir, cette technologie devrait augmenter considérablement les performances et la sécurité des batteries pour les véhicules électriques et les gadgets portables.