Une équipe d’ingénieurs de l’Université de Californie à San Diego (UC San Diego) a développé une nouvelle stratégie de conception d’anodes en alliage métallique qui ouvre une percée décisive pour les batteries tout-solide. Cette approche se concentre sur les alliages lithium-aluminium, en étudiant en profondeur la migration des ions lithium entre la phase riche en lithium « β » et la phase pauvre « α », ainsi que l’impact de ces phases sur les performances de la batterie.

En ajustant précisément le ratio lithium/aluminium, les chercheurs ont réussi à contrôler la répartition de la phase β dans l’alliage. Une proportion accrue de phase β accélère considérablement la mobilité des ions lithium : cette phase crée des canaux de diffusion rapides, bien plus performants que la phase α. Par ailleurs, la phase β favorise la formation d’une structure d’électrode plus dense et stable, optimisant les interfaces avec l’électrolyte solide.

Les tests montrent que les batteries équipées d’électrodes riches en phase β affichent des vitesses de charge/décharge nettement supérieures et conservent une capacité stable après 2 000 cycles. Cette avancée marque un progrès majeur dans les anodes en alliage lithium-aluminium.

Les chercheurs soulignent qu’il s’agit de la première étude établissant clairement la corrélation entre la distribution de la phase β et le comportement de diffusion du lithium. Ces résultats fourniront des lignes directrices cruciales pour la conception future d’électrodes à base d’alliages, améliorant simultanément densité énergétique, vitesse de charge et durée de vie. Ils pourraient ainsi accélérer le développement de solutions de stockage haute performance pour les véhicules électriques.

L’étude a été menée sous la direction de Chen Zheng et de Yuzhu Quan (Jacobs School of Engineering, UC San Diego), en collaboration avec des chercheurs de l’université de Californie à Irvine, de l’université de Californie à Santa Barbara et de LG Energy Solution.