Les scientifiques du laboratoire de recherche de l'armée américaine et du Georgia Institute of Technology se concentrent sur le développement de batteries qui améliorent la sécurité et la densité énergétique de celles que l'on trouve actuellement sur le champ de bataille.

Les travaux conjoints de modélisation et d'expérimentation rendent compte des progrès vers la découverte de nouveaux électrolytes à l'état solide qui permettraient d'apporter ces améliorations, et fait la couverture du prestigieux Matériaux énergétiques avancés journal.

De nouveaux électrolytes pour batteries sont nécessaires pour faciliter le développement de dispositifs de stockage d'énergie plus légers et plus sûrs afin de soulager le soldat et de réduire les exigences logistiques.

Ininflammable amélioré, non toxique, Les électrolytes solides peu coûteux et légers ont un grand potentiel pour permettre l'utilisation de la technologie du lithium métal, ce qui entraîne une densité énergétique accrue et des batteries plus légères.

Dans cet article, Dr Oleg Borodine, Le professeur Gleb Yushin et ses collègues ont examiné le chlorure d'hydroxyle de lithium et les hydroxychlorures de lithium déprotonés pour révéler l'influence du proton du groupe hydroxyle sur la conductivité des ions Li dans ces types de composés.

Les simulations de dynamique moléculaire de Born-Oppenheimer montrent un excellent accord avec les résultats expérimentaux et révèlent un mécanisme de transport du lithium inattendu, qui est couplé avec la rotation du groupe hydroxyle.

Les portes tournantes dans les bâtiments peuvent servir de simples analogies mécaniques pour le mouvement Li+.

Borodine, chercheur à la Branche Electrochimie de l'ARL, a dirigé la partie modélisation du travail tandis que le travail expérimental a été effectué sous la direction de Yushin du Georgia Institute of Technology.

« Les électrolytes à l'état solide ont le potentiel d'augmenter simultanément la densité d'énergie de la batterie, ce qui permet d'alléger les batteries tout en améliorant la sécurité et en réduisant les coûts, " dit Borodine.

Selon le Modern War Institute, les deux principaux coupables sur le champ de bataille d'aujourd'hui sont les batteries et les gilets pare-balles. Presque tout ce qu'un soldat transporte nécessite des piles, ce qui peut ajouter près de 20 livres à leur charge, un problème auquel les soldats n'ont fait face qu'au cours de la dernière génération.

« Le développement de batteries plus sûres et plus légères profiterait également grandement aux capacités de surveillance silencieuse des véhicules blindés et allongerait le temps de mission des plus petits véhicules aériens sans pilote qui pourraient faire la différence entre le retour à la base ou non, " dit Borodine.

Un aspect crucial de cette recherche est l'aspect collaboratif, ce qui, selon Borodine, rend l'effort si prometteur.

« La collaboration avec des groupes de renommée mondiale tels que le groupe du professeur Yushin de Georgia Tech est essentielle pour rester à la pointe de la technologie en évolution rapide, " a déclaré Borodin. " Les progrès de la recherche et du développement sont considérablement accélérés en combinant des idées et en étendant les capacités et l'expertise ARL avec à la fois une compréhension fondamentale des processus électrochimiques sous-jacents accomplis par la modélisation et les simulations et des capacités de synthèse et de caractérisation de pointe. "

Ce travail prend en charge la priorité de modernisation de l'armée de létalité des soldats en fournissant des batteries à densité d'énergie plus élevée pour les soldats afin d'augmenter la durée de leur mission, réduire la charge, et augmenter la sécurité par rapport aux technologies de batterie actuelles.

Une amélioration supplémentaire de la conductivité de l'électrolyte à l'état solide et des propriétés de l'électrolyte interfacial est actuellement en cours pour permettre la commercialisation future de cette classe d'électrolyte.

Selon Borodine, en dehors du ministère de la Défense, les électrolytes solides sont activement recherchés en raison de leur potentiel à remplacer les électrolytes liquides actuellement utilisés dans les batteries grand format des véhicules électriques, fournir une amélioration critique de la sécurité et étendre l'autonomie en plus d'un large éventail d'applications de l'alimentation de secours et de l'électronique portable.