Oxyde de lithium-titane (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO), un matériau d'anode "zéro contrainte" pour les batteries Li-ion (LIBs), présente d'excellentes performances cyclistes. Cependant, il montre une mauvaise conductivité, ce qui est l'inconvénient majeur et limite ses applications. Dans un article récent publié dans Revue scientifique nationale , il est rapporté que la compression statique peut grandement améliorer la conductivité du LTO par amorphisation induite par la pression et favoriser les défauts de migration des ions pour Li+. Les résultats suggèrent que le LTO amorphe est un meilleur matériau d'anode pour les LIB.

Les batteries Li-ion rechargeables sont des pièces cruciales pour les appareils électroniques domestiques et les appareils portables tels que les téléphones portables et les ordinateurs portables. On peut imaginer à quoi ressemblerait la vie que nous avons aujourd'hui sans les téléphones portables et Internet. Les batteries Li-ion (LIB) gagnent également en popularité pour les véhicules électriques, ce qui peut aider à réduire considérablement les émissions de CO 2 et diminuer le grave effet de serre sur la terre. Toutes ces exigences nécessitent des matériaux de batterie Li-ion supérieurs avec de meilleures performances telles qu'une capacité plus élevée, durée de vie plus longue, moindre coût, etc.

Oxyde de lithium-titane (Li 4 Ti 5 O 12 , LTO) le spinelle subit un changement de volume négligeable lors de l'insertion et de l'extraction du lithium et est considéré comme un matériau d'anode « à contrainte nulle » pour les LIB. En raison de sa grande stabilité structurelle, LTO présente d'excellentes performances de cyclisme, ce qui en fait une anode prometteuse pour les LIB dans les véhicules électriques et les zones de stockage d'énergie à grande échelle. Cependant, LTO montre de mauvaises conductivités électronique et ionique, limiter ses applications. Par conséquent, l'amélioration de sa conductivité devient cruciale.

Dans un récent article de recherche publié dans le journal basé à Pékin Revue scientifique nationale , scientifiques du Center for High Pressure Science and Technology Advanced Research, Institut de géochimie, et Institut de physique de l'Académie chinoise des sciences, et l'Université George Mason, Institution Carnegie de Washington, et Argonne National Laboratory des États-Unis présentent leurs résultats sur les études de stabilité de phase et de conductivité du LTO sous haute pression. Il a été constaté que la structure spinelle LTO commence à se déformer en raison de la différence significative de compressibilité des blocs de construction, LiO 6 et TiO 6 octaèdres en LTO à basse pression. La forte structure fortement déformée se transforme finalement en amorphe sous forme de pression supérieure à environ 270 milliers de fois la pression atmosphérique normale. Remarquablement, le LTO amorphe peut être décompressé jusqu'à la pression ambiante et affiche une bien meilleure conductivité que le LTO cristallin. "Ces résultats peuvent offrir une nouvelle stratégie pour améliorer la conductivité de l'anode LTO dans les batteries Li-ion en utilisant une technique à haute pression." a déclaré le Dr Lin Wang, l'auteur correspondant de l'article.

Pour comprendre l'amélioration significative de la conductivité dans la phase amorphe, les propriétés de transport ionique du LTO cristallin et amorphe ont été étudiées par des simulations de dynamique moléculaire de principes premiers. Des calculs théoriques ont révélé que la phase amorphe induite par la haute pression peut fortement favoriser la diffusion du Li+ et augmenter sa conductivité ionique en fournissant des défauts de migration ionique. "Tous ces résultats augmentent la compréhension de la relation entre la structure et les propriétés conductrices du LTO", a ajouté le Dr Wang.