Thomas Scherer

Charge rapide avec les batteries Li-ion à électrolyte solide

6 mars 2018, 19:47
Charge rapide avec les batteries Li-ion à électrolyte solide
Charge rapide avec les batteries Li-ion à électrolyte solide
La recherche pour concevoir des batteries lithium-ion utilisant un électrolyte solide n'en est qu'à ses débuts. Avec ce nouveau type de batteries équipées de matériaux ininflammables, les automobilistes peuvent s'attendre à une plus grande sûreté et à une densité d'énergie supérieure, à comparer aux batteries Li-ion actuelles à électrolyte liquide. L'un des obstacles majeurs du développement a été jusqu'ici de trouver un électrolyte solide possédant les propriétés adéquates, notamment pour assurer le transfert rapide des ions lithium entre les électrodes.

Les électrolytes solides posent également des problèmes relatifs à leur stabilité à long terme et à la longévité de la batterie. En effet, pour accélérer le transfert des ions lithium, il a été nécessaire d'amincir le plus possible l’électrolyte, mais au prix de la longévité globale de la batterie. C'est ici qu'interviennent les chercheurs du laboratoire national de Lawrence Livermore et du NIST (National Institute of Standards and Technology) avec une avancée significative obtenue grâce à une nouvelle catégorie de matériaux baptisés « closo-borates », dont la propriété est de permettre une mobilité accrue des ions lithium. En substituant un atome de carbone à un atome de bore dans ce matériau, ils ont constaté que les ions lithium se déplaçaient plus rapidement et contribuaient à accélérer le processus de charge.
 

Le nouveau matériau constituant l'électrolyte est un sel formé d'anions de closo-borate, chargés négativement, et de cations de lithium, chargés positivement. Les anions de closo-borate s'alignent rapidement entre eux, en tournant autour de la matrice solide au fil de leurs basculements, selon leurs alignements préférentiels.
L’incorporation de carbone dans l’anion de closo-borate produit un dipôle qui repousse le lithium autour de l'atome de carbone. L’anion étant en rotation, l'atome de carbone s’aligne selon différents plans, ce qui force le lithium à s'éloigner vers un site voisin de la matrice solide. Le sel est donc tout simplement une masse d'anions en rotation qui favorise le mouvement extrêmement rapide du lithium.

Les recherches se poursuivent pour mettre au point cet électrolyte inédit...
 
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