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Découverte d’un nouveau conducteur Li-Ion – Le nouveau matériau pourrait suralimenter les batteries des véhicules électriques

SciTechDaily

Une équipe de l’Université de Liverpool a développé un nouveau conducteur lithium-ion solide qui pourrait remplacer les électrolytes liquides dans les batteries, améliorant ainsi la sécurité et l’efficacité. Cette découverte, facilitée par l’IA et la collaboration interdisciplinaire, ouvre la voie à de nouvelles avancées dans les solutions de stockage d’énergie durable. L’image représente les ions lithium (en bleu) se déplaçant à travers la structure. Crédit : Université de Liverpool

Des chercheurs de l’Université de Liverpool ont identifié une nouvelle substance solide capable de conduire rapidement les ions lithium.

Un défi majeur dans le domaine de la science des matériaux consiste à développer et à identifier de nouveaux matériaux qui contribuent à atteindre les objectifs mondiaux, notamment la poursuite de Net Zero.

Dans un article publié dans la revue Science, des chercheurs de l’Université de Liverpool ont découvert un matériau solide qui conduit rapidement les ions lithium. Ces électrolytes de lithium sont des composants essentiels des batteries rechargeables qui alimentent les véhicules électriques et de nombreux appareils électroniques.

Composé d’éléments non toxiques abondants en terre, le nouveau matériau a une conductivité Li-ion suffisamment élevée pour remplacer les électrolytes liquides dans la technologie actuelle des batteries Li-ion, améliorant ainsi la sécurité et la capacité énergétique.

En utilisant une approche scientifique transformatrice pour concevoir le matériau, l’équipe de recherche interdisciplinaire de l’Université a synthétisé le matériau en laboratoire, déterminé sa structure (la disposition des atomes dans l’espace) et l’a démontré dans une cellule de batterie.

Le rôle de l’IA et de la recherche collaborative

Le nouveau matériau fait partie d’un très petit nombre de matériaux solides qui atteignent une conductivité des ions Li suffisamment élevée pour remplacer les électrolytes liquides, et fonctionne d’une nouvelle manière en raison de sa structure.

Sa découverte a été réalisée grâce à un flux de travail informatique et expérimental collaboratif qui utilisait des calculs basés sur l’IA et la physique pour soutenir les décisions prises par les experts en chimie de l’Université.

Le nouveau matériau fournit une plate-forme pour l’optimisation de la chimie afin d’améliorer davantage les propriétés du matériau lui-même et d’identifier d’autres matériaux sur la base des nouvelles connaissances fournies par l’étude.

Impact et orientations futures

Le professeur Matt Rosseinsky, du département de chimie de l’université de Liverpool, a déclaré : « Cette recherche démontre la conception et la découverte d’un matériau à la fois nouveau et fonctionnel. La structure de ce matériau modifie la compréhension antérieure de ce à quoi ressemble un électrolyte solide haute performance.

« Plus précisément, les solides présentant de nombreux environnements différents pour les ions mobiles peuvent très bien fonctionner, et pas seulement le petit nombre de solides où il existe une gamme très étroite d’environnements ioniques. Cela ouvre considérablement l’espace chimique disponible pour de nouvelles découvertes.

Des rapports récents et une couverture médiatique annoncent l’utilisation d’outils d’IA pour trouver des matériaux potentiellement nouveaux. Dans ces cas, les outils d’IA fonctionnent de manière indépendante et sont donc susceptibles de recréer de différentes manières ce sur quoi ils ont été formés, générant ainsi du matériel qui peut être très similaire à celui connu.

« Ce document de recherche montre que l’IA et les ordinateurs utilisés par des experts peuvent résoudre le problème complexe de la découverte de matériaux dans le monde réel, où nous recherchons des différences significatives dans la composition et la structure dont l’impact sur les propriétés est évalué sur la base de la compréhension. »

« Notre approche de conception révolutionnaire offre une nouvelle voie vers la découverte de ces matériaux et d’autres matériaux hautes performances qui reposent sur le mouvement rapide des ions dans les solides. »

L’étude entreprise est le fruit d’un effort combiné de chercheurs du département de chimie de l’Université de Liverpool, de Materials Innovation Factory, du Leverhulme Research Center for Functional Materials Design, de l’Institut Stephenson pour les énergies renouvelables, du Albert Crewe Centre et de l’École d’ingénierie.

Les travaux ont été financés par le Conseil de recherche en ingénierie et en sciences physiques (EPSRC), le Leverhulme Trust et la Faraday Institution.

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