Les batteries au lithium entièrement solides, saluées comme le « Graal » de la technologie de stockage d’énergie de nouvelle génération, sont depuis longtemps confrontées à un problème difficile : maintenir un contact étroit entre l’électrolyte solide et l’électrode au lithium métallique.
Des scientifiques chinois ont développé une interphase auto-adaptative dans les batteries au lithium entièrement solides qui maintient un contact intime entre l’anode au lithium métallique et l’électrolyte solide sans pression externe, une percée qui surmonte de manière décisive un goulot d’étranglement majeur vers la commercialisation.
Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Sustainability.
Les méthodes traditionnelles nécessitent une pression constante de la part d’équipements externes encombrants, ce qui rend les batteries trop volumineuses et trop 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 et de l’Université des sciences et technologies de Huazhong ont découvert que le contact entre l’électrode de lithium et l’électrolyte solide sulfuré dans les batteries au lithium entièrement solides n’est pas idéal, avec de nombreux minuscules pores et fissures. Ces problèmes réduisent non seulement la durée de vie de la batterie, mais peuvent également présenter des risques pour la sécurité.
Pour relever ce défi, l’équipe de chercheurs a introduit des ions iodure dans l’électrolyte solide sulfuré. Pendant le fonctionnement de la batterie, ces ions iodure se déplacent vers l’interface de l’électrode sous le champ électrique, formant une interface riche en iode.
L’interface peut attirer activement les ions lithium, remplissant automatiquement tous les espaces et pores de manière auto-cicatrisante, 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 produire de futures batteries avec des densités d’énergie supérieures à 500 Wh/kg, prolongeant potentiellement la durée de vie des batteries 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 avancée accélérera le développement de batteries au lithium entièrement solides à haute densité énergétique, qui devraient jouer un rôle important dans les robots humanoïdes, l’aviation électrique, les véhicules électriques et d’autres domaines, fournissant des solutions énergétiques plus sûres et plus efficaces, a déclaré Huang.
Cette étude résout fondamentalement le principal problème de goulot d’étranglement qui entravait la commercialisation des batteries entièrement solides, marquant une étape décisive vers leur application pratique, a noté Wang Chunsheng, expert en batteries solides à l’Université du Maryland.
