10 μm de lithium : la clé des batteries de demain?

La quête incessante pour des solutions énergétiques plus sûres et plus efficaces nous conduit vers des innovations significatives dans le domaine des batteries. Une équipe de recherche internationale vient de franchir un pas notable dans l’amélioration des batteries tout solide, ouvrant la voie à des applications plus durables et performantes.

Une équipe de recherche, menée par le professeur Soojin Park du Département de Chimie et ses collaborateurs* a récemment amélioré la performance et la durabilité des batteries tout solide. Cette réussite est le fruit de l’application d’une approche novatrice nommée électrodéposition inférieure.

Le défi des batteries secondaires

Les batteries secondaires, essentielles pour des applications telles que les véhicules électriques et les systèmes de stockage d’énergie, dépendent généralement des électrolytes liquides.

Toutefois, l’inflammabilité de ces électrolytes liquides représente un risque d’incendie, incitant à la recherche de solutions alternatives comme les électrolytes solides et l’utilisation du métal lithium (Li) dans les batteries tout solide, offrant ainsi une option plus sûre.

Innovation dans l’électrodéposition du lithium

Dans le fonctionnement des batteries tout solide, le lithium est plaqué sur une anode, et le mouvement des électrons est exploité pour générer de l’électricité. Cependant, une électrodéposition indiscriminée du lithium peut rapidement épuiser le lithium disponible, entraînant une réduction significative de la performance et de la durabilité de la batterie.

Pour pallier ce problème, l’équipe de recherche a développé, en collaboration avec le POSCO N.EX.T Hub, une couche de protection d’anode composée d’un liant fonctionnel (PVA-g-PAA) pour les batteries tout solide. Cette couche présente d’excellentes propriétés de transfert de lithium, empêchant l’électrodéposition aléatoire et favorisant un processus d’électrodéposition inférieure. Cela garantit que le lithium est déposé uniformément depuis le fond de la surface de l’anode.

Résultats prometteurs et perspectives d’avenir

Grâce à l’utilisation du microscope électronique à balayage (SEM), l’équipe de recherche a confirmé la stabilité de l’électrodéposition et du détachement des ions lithium, réduisant ainsi la consommation inutile de lithium.

Les batteries tout solide développées par l’équipe ont également démontré une performance électrochimique stable sur de longues périodes, même avec du métal lithium aussi fin que 10 micromètres (μm) ou moins.

Le professeur Soojin Park, à la tête de la recherche, a exprimé son engagement en déclarant : « Nous avons conçu un système de batterie tout solide durable grâce à une stratégie d’électrodéposition novatrice. »

Il a ajouté : « Avec des recherches supplémentaires, nous visons à fournir des moyens plus efficaces pour améliorer la durée de vie de la batterie et augmenter la densité énergétique. » Forts de ces résultats collaboratifs, POSCO Holdings envisage de progresser vers la commercialisation des anodes en métal lithium, un matériau clé pour la prochaine génération de batteries secondaires.

* le candidat au doctorat Sangyeop Lee de la Division des Sciences des Matériaux Avancés, ainsi que le Dr. Sungjin Cho et l’étudiant de master Hyunbeen Choi du Département de Chimie à l’Université des Sciences et Technologies de Pohang (POSTECH), en collaboration avec le Dr. Jin Hong Kim et le Dr. Hongyeul Bae du POSCO N.EX.T Hub

Article : « Bottom Deposition Enables Stable All-Solid-State Batteries with Ultrathin Lithium Metal Anode » – DOI: https://doi.org/10.1002/smll.202311652