Les scientifiques ont développé un électrolyte solide à partir d’un polymère réticulé doté d’une conductivité ionique et d’une stabilité élevées, ce qui le rend prometteur pour les batteries au lithium de nouvelle génération. Ce nouveau matériau conserve plus de 90 % de la capacité de stockage de la batterie après 300 cycles et offre une alternative plus sûre aux électrolytes liquides actuels.
Un électrolyte solide hautement conducteur nouvellement développé pourrait ouvrir la voie aux batteries au lithium à l’état solide. Les batteries stockent l’énergie par des réactions chimiques, en fonction du flux d’ions chargés de la cathode à l’anode via un électrolyte.
Historiquement, les batteries utilisaient principalement des électrolytes liquides. Cependant, on recherche constamment un substitut solide. Dans les années 1970, des électrolytes polymères solides à base d’oxyde de polyéthylène (PEO) ont été développés, offrant plusieurs avantages, notamment la sécurité. Par rapport aux batteries lithium-ion actuelles, celles qui utilisent des électrolytes polymères présentent un risque réduit de s’enflammer dans des situations telles que des accidents de voiture ou dans les zones de chargement d’un avion.
Chemin de réaction de polymérisation d’électrolyte polymère intrinsèque. Crédit : Li et al.
Malheureusement, la conductivité ionique à température ambiante des électrolytes polymères est tout simplement trop faible pour être pratique. D’autres électrolytes récemment produits et décrits comme « à l’état solide » contiennent en réalité des gels. Quanfeng Dong et ses collègues ont conçu et synthétisé un électrolyte solide à partir d’un polymère réticulé composé de 1,3-dioxolane (DOL) et d’éther glycidylique de pentaérythritol (PEG).
Cet électrolyte polymère intrinsèque (IPE) possède une structure maillée tridimensionnelle (3D), qui présente une conductivité ionique allant jusqu’à 0,49 millisiemens par cm à température ambiante, soit bien supérieure à celle du PEO.
L’électrolyte polymère intrinsèque atteint des indices de migration des ions lithium allant jusqu’à 0,85. Les batteries construites avec des électrolytes polymères intrinsèques conservent plus de 90 % de leur capacité de stockage après 300 cycles de charge-décharge. Selon les auteurs, ce matériau pourrait constituer un bon choix pour les batteries au lithium à semi-conducteurs à haute densité énergétique de nouvelle génération.
