De nouvelles électrodes au lithium recouvertes d'indium pourraient constituer la base d'une conception plus puissante, plus durable, batteries rechargeables. Le revêtement empêche les réactions secondaires indésirables entre l'électrode et l'électrolyte, fournir un dépôt plus uniforme de lithium lors de la charge, et augmente le stockage dans l'anode de lithium via des réactions d'alliage entre le lithium et l'indium, tel que rapporté par des scientifiques américains dans le journal Angewandte Chemie . Leur succès tient à la bonne diffusion des ions lithium le long de la couche interfaciale.

Les batteries lithium-ion modernes ont généralement des anodes en graphite qui stockent le lithium lorsque les batteries sont chargées. Une alternative intéressante est présentée par les batteries à anodes métalliques, comme le lithium métal, qui promettent une capacité de stockage nettement supérieure. Cependant, un obstacle important à leur mise en œuvre réussie a été le dépôt inégal du métal pendant le processus de charge, ce qui conduit à la formation de dendrites. Après une utilisation prolongée de la batterie, ces dendrites peuvent devenir si étendues qu'elles court-circuitent la batterie. En outre, il se produit des réactions secondaires indésirables entre les électrodes métalliques réactives et l'électrolyte, ce qui réduit considérablement la durée de vie des batteries. La formation d'une écurie, une couche de passivation qui empêche tout contact ultérieur serait une solution idéale ; cependant, ce n'est pas possible en raison de l'expansion et de la contraction constantes de l'électrode lors de la charge et de la décharge. Cela détruit la couche et expose le métal à l'électrolyte pour plus de réactions. D'autres approches incluent des films artificiels ou des barrières physiques.

Des chercheurs travaillant avec Ravishankar Sundararaman au Rensselaer Polytechnic Institute (Troy, USA) et Lynden A. Archer de l'Université Cornell ont maintenant introduit une nouvelle alternative. En utilisant une chimie d'échange d'ions autocatalytique simple, ils ont produit des revêtements d'indium sur du lithium. Une simple immersion dans une solution spéciale de sel d'indium suffit. Une partie de l'indium se dépose sur la surface de l'électrode de lithium sous forme de métal et la concentration en ions lithium dans l'électrolyte augmente simultanément.

La couche d'indium est uniforme et auto-cicatrisante lorsque l'électrode est utilisée, si de petites quantités de sel d'indium sont ajoutées à l'électrolyte. Il reste intact pendant les cycles de charge/décharge, sa composition chimique reste inchangée, et les réactions secondaires sont évitées. Les dendrites sont également éliminées, laissant la surface lisse et compacte.

En utilisant la modélisation informatique, les chercheurs ont pu montrer pourquoi leur méthode est si efficace :les ions lithium sont très faiblement liés au revêtement d'indium. Ils forment un alliage avec l'indium, ce qui leur permet de se déplacer très rapidement sur la surface avant de la traverser et de se déposer sur l'électrode de lithium sous-jacente. En cellules complètes avec cathodes commerciales, ces nouvelles électrodes hybrides indium-lithium étaient stables sur plus de 250 cycles, conservant environ 90 % de leur capacité.