Une photographie (à gauche), une image au microscope électronique à balayage (au centre) et une illustration schématique de la structure de l'électrolyte composite (à droite), respectivement. Crédit :Grewal et Yabu.
Les batteries Li-ion (LIB) sont des batteries largement utilisées qui soutiennent la société TIC moderne, y compris les smartphones et les véhicules électriques. Les LIB sont chargées et déchargées à plusieurs reprises par des ions Li passant entre les électrodes positive et négative, l'électrolyte Li-ion agissant comme un passage pour les ions.
Normalement, des électrolytes organiques tels que le carbonate d'éthylène liquide (EC) et leurs gels ont été utilisés comme électrolyte Li-ion en raison de leur résistance à la tension et de leur conductivité ionique. Cependant, comme les liquides et les gels sont inflammables, il est préférable de passer à des électrolytes solides polymères plus sûrs.
Des électrolytes solides polymères tels que le polyéthylène glycol (PEG) ont été proposés comme électrolytes Li-ion résistants aux chocs. Cependant, les électrolytes polymères à base de PEG cristallisent près de la température ambiante, ce qui entraîne une baisse significative de la conductivité Li-ion à environ 10 -6 S/cm à température ambiante.
Pour résoudre ce problème, un groupe de recherche a inventé un nouveau type d'électrolyte solide polymérique en associant une membrane polymère poreuse à pores de plusieurs microns et un électrolyte polymère photoréticulable à base de polyéthylène glycol PEG. L'électrolyte solide polymère a réalisé une large fenêtre de potentiel (4,7 V), une conductivité Li-ion élevée dans le 10 -4 Classe S/cm, équivalente à un liquide et suffisante pour une utilisation pratique, et un indice de transfert Li-ion élevé (0,39).
Dépendances de la température des électrolytes composites de film en nid d'abeille de différentes tailles de pores sur les conductivités ioniques. Crédit :Grewal et Yabu
Les Li-ions transférés dans l'électrolyte se déplacent dans diverses directions en raison de la diffusion naturelle. La distance est de plusieurs µm à 10 µm et ne se déplace pas toujours linéairement entre les électrodes, ce qui est l'une des raisons de la diminution de la conductivité ionique. Dans la présente étude, par conséquent, les performances des électrolytes polymères solides à base de PEG photoréticulés ont été améliorées en les combinant avec des membranes poreuses de taille micrométrique.
Cet électrolyte solide polymère présente non seulement des performances élevées en tant qu'électrolyte, mais devrait également être efficace pour dissuader la formation de dendrites de Li (cristaux dendritiques), qui peuvent provoquer une inflammation, en raison de l'inclusion d'une membrane poreuse. Grâce à la réalisation de LIBs sûrs et performants, cette réalisation contribuera à la réalisation d'un approvisionnement énergétique durable, qui est le septième objectif des ODD.
L'étude est publiée dans iScience . Un électrolyte composite à l'état solide généré in situ pour les batteries au lithium métal haute tension
