Des chercheurs du laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) du ministère de l’Énergie ont fabriqué un électrolyte solide, mince et flexible, susceptible de doubler le stockage d’énergie pour les véhicules électriques.
En utilisant un polymère pour fabriquer un film mince à la fois solide et élastique, les scientifiques développent des feuilles flexibles et durables d’électrolytes à l’état solide qui pourraient permettre la production évolutive de batteries à l’état solide dotées d’électrodes à densité énergétique plus élevée. En séparant les électrodes négatives et positives, elles empêcheraient les courts-circuits électriques dangereux tout en fournissant des chemins à haute conduction pour le mouvement des ions.
Les électrolytes solides actuels utilisent un polymère plastique qui conduit les ions, mais leur conductivité est bien inférieure à celle des électrolytes liquides et ils incorporent souvent des électrolytes liquides pour améliorer les performances. Cependant, l’électrolyte solide sulfuré a une conductivité ionique comparable à celle de l’électrolyte liquide actuellement utilisé dans les batteries lithium-ion.
Les chercheurs ont découvert que le poids moléculaire du liant polymère est essentiel pour créer des films d’électrolyte solide durables. Les films fabriqués avec des liants légers, qui ont des chaînes polymères plus courtes, n’ont pas la résistance nécessaire pour rester en contact avec le matériau électrolytique. En revanche, les films fabriqués avec des liants plus lourds, qui possèdent des chaînes polymères plus longues, ont une plus grande intégrité structurelle.
Les travaux, publiés dans ACS Energy Letters, ont amélioré les travaux antérieurs de l’ORNL en optimisant le liant polymère pour une utilisation avec des électrolytes sulfurés à l’état solide. Le but de l’étude était de trouver le point « Boucle d’or », une épaisseur de film idéale pour supporter à la fois la conduction ionique et la résistance structurelle.
L’équipe construira un dispositif capable d’intégrer un film mince dans des électrodes négatives et positives de nouvelle génération pour le tester dans des conditions pratiques de batterie, puis s’associera à d’autres chercheurs pour développer et tester le film dans d’autres appareils.
“Notre réussite pourrait au moins doubler le stockage d’énergie à 500 wattheures par kilogramme”, a déclaré Guang Yang, chercheur à l’ORNL. “La principale motivation pour développer des membranes d’électrolyte solide de 30 micromètres ou moins était d’emballer plus d’énergie dans les batteries lithium-ion afin que vos véhicules électriques, ordinateurs portables et téléphones portables puissent fonctionner beaucoup plus longtemps avant de devoir être rechargés.”
Source: Laboratoire national d’Oak Ridge
