fr.wedoany.com Rapport : Le 12 juillet 2026, l’Institut Laue-Langevin (ILL) en France a révélé, grâce à la technique de diffraction des neutrons sur poudre, le phénomène de mouvement non uniforme des ions lithium à l’intérieur des batteries entièrement à l’état solide, offrant ainsi une nouvelle référence pour la conception de batteries à l’état solide plus sûres et plus efficaces.
Les batteries rechargeables traditionnelles utilisent généralement des électrolytes liquides, ce qui présente des risques de sécurité et limite l’amélioration des performances. Les batteries entièrement à l’état solide remplacent le liquide par un électrolyte solide, visant à offrir une sécurité accrue, une densité énergétique plus élevée et de meilleures performances à des températures extrêmes. Cependant, la distribution des ions lithium dans les matériaux solides est souvent inégale, entraînant une inadéquation des taux de charge dans différentes zones de la batterie, ce qui affecte son fonctionnement fiable.
Pour la première fois, l’équipe de recherche a utilisé la technique de diffraction des neutrons sur poudre dans des conditions opérationnelles pour observer une batterie entièrement à l’état solide de type épais en fonctionnement. Contrairement aux rayons X, les neutrons interagissent directement avec les noyaux atomiques, offrant une sensibilité élevée aux éléments légers comme le lithium, et peuvent pénétrer des matériaux de batterie plus épais, permettant une surveillance non destructive de la structure interne. Afin d’obtenir un signal clair, l’équipe a construit une cellule de batterie d’environ 2,5 mm d’épaisseur, contenant 140 mg de matériau actif de cathode. En utilisant un électrolyte solide à base d’argyrodite à halogénure mixte nouvellement synthétisé, dont la conductivité ionique est six fois supérieure à celle des matériaux traditionnels, ils ont réussi à surmonter le problème de résistance interne élevée des composants épais, permettant à l’électrolyte de la batterie d’extraire avec succès plus de la moitié du lithium.
Les observations ont révélé une complexité structurelle inattendue à l’intérieur de l’électrode. Même à des taux de charge très lents, le flux de lithium n’est pas fluide : l’électrode se divise en deux phases structurelles concurrentes (nommées H1 et H2), entraînant des taux de charge différents selon les zones. Cependant, lorsque l’équipe a répété l’expérience à 100 °C, ce comportement biphasique chaotique a complètement disparu. La chaleur a considérablement augmenté la conductivité ionique du matériau, lissant le courant et forçant le lithium à se déplacer de manière uniforme. Parallèlement, le cadre de l’électrolyte solide est resté stable tout au long du processus, sans signe de dégradation, ce qui est positif pour la viabilité à long terme des batteries entièrement à l’état solide à base de sulfure.
Cette découverte offre aux concepteurs de batteries une orientation précise pour l’optimisation des performances, indiquant que les « embouteillages » à l’intérieur de l’électrode peuvent être éliminés grâce à une gestion thermique ciblée et à l’optimisation de la conductivité. Les recherches associées ont été publiées dans la revue Advanced Energy Materials.
