Les batteries lithium-ion sont utilisées dans divers appareils électroniques, des ordinateurs portables aux téléphones portables. Ils fonctionnent en faisant circuler les ions lithium entre une électrode positive (anode) et une électrode négative (cathode). Lorsque la batterie est en charge, les ions lithium se déplacent de la cathode vers l'anode. Lorsque la batterie se décharge, les ions lithium se déplacent de l'anode vers la cathode.
L’efficacité d’une batterie lithium-ion dépend de la rapidité avec laquelle les ions lithium peuvent se déplacer entre les électrodes. Ceci est déterminé par la taille et la forme des pores du matériau de l’électrode. Si les pores sont trop petits, les ions lithium auront du mal à les traverser. Si les pores sont trop grands, les ions lithium pourront se déplacer trop facilement et la batterie perdra de la puissance.
Les chercheurs ont utilisé un microscope électronique à transmission et à balayage (STEM) pour imager les ions lithium alors qu'ils se déplaçaient dans un labyrinthe moléculaire dans un matériau d'électrode de batterie. Le STEM a permis aux chercheurs de voir les ions lithium au niveau atomique.
Les chercheurs ont découvert que les ions lithium se déplaçaient dans le labyrinthe en sautant d’une molécule à l’autre. Le processus de saut était facilité par la présence de défauts dans le matériau de l’électrode. Ces défauts ont créé des voies permettant aux ions lithium de se déplacer plus facilement.
Les résultats pourraient aider les chercheurs à concevoir de nouveaux matériaux d’électrode permettant aux ions lithium de se déplacer plus rapidement et plus facilement. Cela pourrait conduire à des batteries plus efficaces et plus durables.
