Le monde de la recherche sur les batteries est en constante évolution. Une équipe de chercheurs de l’Université de Californie à San Diego et de l’Université de Chicago a récemment réussi à mettre au point une nouvelle méthode de production d’un électrolyte solide prometteur : le lithium phosphorus oxynitride (LiPON). Ce travail pourrait marquer une étape importante pour l’industrie des batteries au lithium.
L’équipe de chercheurs est dirigée par la professeure Ying Shirley Meng, qui est affiliée à l’Université de Chicago et à l’UC San Diego. « L’approche interdisciplinaire est essentielle pour résoudre les défis complexes que nous rencontrons, » a indiqué la Pr. Meng. L’auteur principal est Diyi Cheng qui poursuit ses travaux de recherche au Lawrence Berkeley National Laboratory.
Le défi du LiPON
Le LiPON est un électrolyte solide prometteur pour l’industrie des batteries au lithium. Cependant, malgré sa découverte par un groupe de scientifiques à Oak Ridge National Laboratory en 1992, le manque de compréhension de ses propriétés intrinsèques et de ses interfaces associées entrave son avancement. Les principaux défis incluent la nature amorphe du LiPON, sa sensibilité à l’air ambiant et aux faisceaux d’électrons, et les difficultés de synthèse traditionnelle sur des substrats solides.
Confrontée à ces défis, l’équipe a développé une nouvelle méthode pour produire du LiPON sous forme de film autoportant. Cette avancée a permis de nouvelles découvertes sur la chimie interfaciale, les propriétés thermiques et mécaniques du LiPON.
Une densité de dépôt métallique lithium uniforme
En plus de ces nouvelles découvertes fondamentales, l’équipe a également utilisé la nouvelle version autoportante de l’électrolyte solide dans des tests fonctionnels de batteries. Les résultats montrent que le film FS-LiPON favorise un dépôt électrochimique de métal lithium uniformément dense sous zéro pression externe. Cette découverte offre des indications précieuses pour l’ingénierie des interfaces dans les batteries solides de grande taille.
Potentialités du LiPON dans l’industrie des batteries
Les batteries à base de LiPON ont montré un grand potentiel pour les appareils électroniques portables et autres dispositifs compacts. Le film FS-LiPON produit dans ce travail a permis des discussions approfondies sur la chimie interfaciale, la diffusion des ions et l’ingénierie des interfaces, qui éclairent à la fois les fondamentaux et les applications des matériaux LiPON. Ces découvertes pourraient bénéficier au développement de la batterie lithium solide de plusieurs manières.
En synthèse
Le travail de cette équipe interdisciplinaire de chercheurs pourrait changer la donne pour l’industrie des batteries au lithium. Le développement d’une nouvelle méthode de production de l’électrolyte solide LiPON a permis de nouvelles découvertes fondamentales sur les propriétés de ce matériau, ainsi qu’un progrès significatif dans les applications potentielles des matériaux LiPON dans les batteries solides de grande taille.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce que le LiPON ?
Le LiPON est un électrolyte solide qui conduit les ions lithium et montre une grande promesse pour l’industrie des batteries au lithium.
Pourquoi le LiPON est-il si important pour l’industrie des batteries ?
Le LiPON a le potentiel de révolutionner l’industrie des batteries en fournissant un moyen plus sûr et plus efficace de stocker et de libérer l’énergie électrique.
Quels sont les principaux défis de la recherche sur le LiPON ?
Les principaux défis incluent la nature amorphe du LiPON, sa sensibilité à l’air ambiant et aux faisceaux d’électrons, et les difficultés de synthèse traditionnelle sur des substrats solides.
Qu’a accompli l’équipe de recherche ?
L’équipe a développé une nouvelle méthode pour produire du LiPON sous forme de film autoportant. Cette avancée a permis de nouvelles découvertes sur la chimie interfaciale, les propriétés thermiques et mécaniques du LiPON.
Photographie du nouveau matériau transparent FS-LiPON en couche mince qui favorise un dépôt électrochimique uniformément dense de lithium métal sous une pression externe nulle, à l’aide d’une contrainte de compression interne et d’une couche d’ensemencement en or. L’équipe rapporte également que cette nouvelle version autonome du LiPON en couche mince permet la recherche fondamentale (ss-NMR et Cryo-EM) de la conduction ionique et de la performance électrochimique. Crédit : UC San Diego Laboratory for Energy Storage and Conversion / Diyi Cheng
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