Une équipe de recherche du DGIST développe une batterie révolutionnaire au lithium métallique avec un électrolyte solide triple couche
Une équipe de recherche de l’Institut de Science et Technologie de Daegu Gyeongbuk (DGIST), dirigée par le Dr. Kim Jae-hyun, a mis au point une batterie au lithium métallique innovante dotée d’un électrolyte solide triple couche. Cette avancée promet d’améliorer la sécurité et l’efficacité des batteries actuelles, avec des implications majeures pour les véhicules électriques, les dispositifs électroniques portables et les systèmes de stockage d’énergie à grande échelle.
Les limites des batteries conventionnelles
Les batteries à électrolyte solide sont souvent considérées comme une alternative sûre aux batteries au lithium traditionnelles. Cependant, elles souffrent de limitations structurelles, notamment la formation de dendrites, des structures arborescentes qui se développent lors des cycles de charge et de décharge. Ces dendrites peuvent provoquer des courts-circuits internes et, dans les cas les plus graves, des incendies ou des explosions.
La solution : un électrolyte solide triple couche
Pour surmonter ces défis, l’équipe du DGIST a conçu un électrolyte solide composé de trois couches, chacune jouant un rôle clé pour optimiser les performances de la batterie :
- Prévention des incendies : L’utilisation de décabromodiphényl éthane (DBDPE), un retardateur de flamme, réduit considérablement les risques de combustion.
- Résistance mécanique accrue : L’incorporation de zéolite renforce la structure de l’électrolyte.
- Mobilité améliorée des ions : Une forte concentration de LiTFSI (lithium bis trifluorométhanesulfonyl imide) facilite le mouvement rapide des ions de lithium.
Cette architecture combine une couche centrale robuste pour la stabilité mécanique et des couches externes souples assurant un contact optimal avec les électrodes, ce qui améliore le flux d’ions et réduit la formation de dendrites.
Des performances et une sécurité remarquables
Lors des tests en laboratoire, la batterie au lithium métallique du DGIST a démontré des résultats impressionnants :
- Durabilité : Elle a conservé 87,9 % de sa capacité après 1 000 cycles de charge et de décharge, surpassant les batteries traditionnelles qui maintiennent généralement entre 70 % et 80 % de leur performance.
- Sécurité renforcée : La batterie est capable de s’auto-éteindre en cas d’incendie, minimisant ainsi les risques liés aux défaillances thermiques.
Applications potentielles
Cette innovation pourrait transformer de nombreuses industries. Des petits dispositifs comme les smartphones et les wearables aux véhicules électriques et aux systèmes de stockage d’énergie à grande échelle, les batteries à électrolyte solide triple couche offrent une solution prometteuse pour améliorer la sécurité et l’efficacité des technologies modernes.
Le Dr. Kim a déclaré : "Cette recherche a le potentiel de contribuer significativement à la commercialisation des batteries au lithium métallique à électrolyte solide, en offrant une stabilité et une efficacité accrues pour les dispositifs de stockage d’énergie."
Collaboration et publication
Ce projet a été financé par la Fondation Nationale de Recherche de Corée, dans le cadre du Programme de Découverte des Matériaux du Futur et du Programme pour les Chercheurs en Milieu de Carrière. Les résultats ont été mis en avant comme article de couverture dans la prestigieuse revue scientifique Small, publiée par Wiley.
Ce développement marque une étape importante vers un avenir où les technologies de stockage d’énergie seront plus sûres, durables et efficaces. Il pourrait accélérer la transition vers des véhicules électriques plus fiables et des systèmes énergétiques durables, jouant ainsi un rôle clé dans la révolution énergétique mondiale.
Source : DGIST
