Une nouvelle méthode de sélection accélère la conception de batteries stables et performantes à l'état solide
La plateforme de sélection assistée par ordinateur permet de rechercher des milliers de matériaux potentiels dans les délais les plus brefs
Dans le cadre d'une collaboration, des chercheurs de l'université de Bayreuth et de l'université des sciences et technologies de Hong Kong ont identifié un matériau clé qui améliore considérablement les performances et la durée de vie des batteries lithium-métal à l'état solide. Cette découverte a été rendue possible grâce à une nouvelle méthode de criblage à haut débit s'appuyant sur une base de données, ce qui représente une nouvelle approche révolutionnaire de la conception des batteries. Leurs conclusions sont présentées en détail dans la prestigieuse revue Nature Communications.
Les batteries lithium-ion classiques utilisent des électrolytes liquides, mais les batteries à l'état solide les remplacent par des matériaux solides, ce qui offre des avantages significatifs en termes de sécurité et de densité énergétique. Cependant, cet électrolyte solide réagit souvent de manière indésirable avec l'électrode lithium-métal de la batterie à leur interface. Ces réactions chimiques entravent le flux d'ions, réduisant l'efficacité et entraînant la dégradation prématurée de la batterie.
Des chercheurs dirigés par le professeur Francesco Ciucci, titulaire de la chaire de conception d'électrodes pour les systèmes énergétiques électrochimiques à l'université de Bayreuth, en collaboration avec l'université des sciences et technologies de Hong Kong, ont relevé ce défi en recherchant un matériau "intercalaire" protecteur qui se placerait entre l'électrode et l'électrolyte, empêchant ainsi les réactions nocives. Ils ont mis au point une puissante plateforme de criblage à haut débit basée sur une base de données qui a rapidement évalué des milliers de candidats potentiels sur la base de critères clés tels que la stabilité thermodynamique, la compatibilité avec le lithium et l'électrolyte, la réactivité autolimitée et la conductivité élevée de l'ion lithium.
Parmi les plus de 20 000 composés examinés, l'oxychlorure de lithium s'est révélé être la couche intermédiaire optimale pour la chimie des batteries étudiées. Les cellules incorporant cette couche ont conservé 76 % de leur capacité initiale après 1 000 cycles de charge-décharge, alors que les cellules non modifiées n'en ont conservé que 5 %. Même en cas de cycles rigoureux à haut débit, les cellules modifiées ont fonctionné de manière fiable pendant plus de 1 600 cycles.
"Notre étude présente une nouvelle approche pour le développement de batteries à l'état solide améliorées", déclare Ciucci. "Au-delà de la nouvelle utilisation spécifique de ce matériau antiperovskite riche en lithium, la valeur de notre travail réside dans le cadre de criblage à haut débit basé sur une base de données que nous avons mis au point pour la conception des couches intermédiaires. Il fournit un plan polyvalent pour les innovations futures et permet l'identification rapide des matériaux optimaux pour une large gamme de chimies et de conceptions de batteries".
Note: Cet article a été traduit à l'aide d'un système informatique sans intervention humaine. LUMITOS propose ces traductions automatiques pour présenter un plus large éventail d'actualités. Comme cet article a été traduit avec traduction automatique, il est possible qu'il contienne des erreurs de vocabulaire, de syntaxe ou de grammaire. L'article original dans Anglais peut être trouvé ici.
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