Les batteries à l’état solide : une avancée majeure pour l’efficacité énergétique
Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de l’Université technique de Munich (TUM) ont identifié les raisons pour lesquelles les batteries à l’état solide, utilisant de nouveaux matériaux électrolytiques, rencontrent des problèmes de formation de dendrites, de petites pointes de lithium qui provoquent une perte d’efficacité et des pannes. Alors que ces batteries pourraient offrir une densité énergétique bien supérieure à celle des batteries lithium-ion actuelles, elles sont actuellement entravées par des déséquilibres électriques aux frontières des grains au sein des électrolytes solides.
Ces déséquilibres affectent la conduction des charges électriques et influencent le mouvement des ions et des électrons pendant le fonctionnement de la batterie. Dans une étude publiée dans Nature Nanotechnology, les chercheurs ont démontré que des ajustements dans le traitement des électrolytes peuvent améliorer la mobilité des ions tout en réduisant les fuites d’électrons. Ces modifications pourraient augmenter la densité de courant critique de plus de 300 %, permettant ainsi des batteries à l’état solide qui se chargent plus rapidement et durent plus longtemps.
Le professeur Harry Tuller, auteur principal de l’étude, souligne l’importance de ces frontières de grains, souvent négligées dans les recherches précédentes. L’équipe a utilisé des techniques telles que la microscopie électronique et la modélisation par apprentissage automatique pour mieux comprendre les interactions à ces frontières.
Les chercheurs ont également réussi à créer un électrolyte dont la densité de courant critique est plus de trois fois supérieure à celle d’un échantillon de référence, ce qui pourrait retarder les courts-circuits et prolonger la durée de vie des batteries. Jennifer Rupp, ancienne professeure au MIT et co-auteur de l’étude, a fait valoir que cette recherche ouvre la voie à de nouveaux concepts d’ingénierie pour améliorer la longévité des batteries à l’état solide.
Cette découverte pourrait avoir des implications significatives pour l’industrie des batteries, qui fait face à des préoccupations majeures de sécurité, notamment des risques d’incendie. Les résultats de cette recherche, soutenus par la National Science Foundation et le Département de la sécurité intérieure des États-Unis, offrent un cadre pour accélérer le développement de batteries à haute performance et durables.
Source : MIT News.
