fr.wedoany.com Rapport : L'équipe de recherche de Wu Jianfei de l'Institut de bioénergie et de technologie des processus de Qingdao de l'Académie chinoise des sciences a proposé et systématiquement validé le concept de conception d'un réseau de conduction électron-ion synergique, offrant un nouveau paradigme de conception de matériaux pour surmonter le goulot d'étranglement de la charge ultra-rapide des batteries entièrement solides.
Les batteries entièrement solides au sulfure, grâce à leur haute densité énergétique et leur excellente sécurité, sont considérées comme une direction de développement importante pour la prochaine génération de batteries de puissance et constituent un point stratégique clé de la compétition mondiale en matière de technologies des nouvelles énergies. Lors des processus de charge et décharge à haut taux, des problèmes tels que la lenteur du transport des électrons dans l'anode, la diffusion limitée des ions lithium, la dégradation continue de l'interface solide-solide et la croissance des dendrites s'entremêlent, limitant gravement les performances de taux et la durée de vie en cyclage des batteries entièrement solides, constituant un goulot d'étranglement scientifique clé dans ce domaine.
Pour résoudre ce problème, l'équipe de recherche de l'Institut de l'énergie de Qingdao a proposé une stratégie de conception de réseau de conduction électron-ion synergique (EICN) et a développé une nouvelle anode en alliage quaternaire Li–Al–Si–Zn (ASZ@Li). Cette anode en alliage est composée de phases multiples de lithium-aluminium, lithium-zinc et lithium-silicium. Parmi elles, la phase lithium-aluminium construit des voies de transport électronique continues ; la phase lithium-zinc présente une forte lithiophilie, agissant comme un canal de transport rapide et uniforme des ions lithium ; la zone riche en silicium est responsable du stockage réversible du lithium et de l'absorption des variations de volume. La synergie des trois permet d'unifier la conductivité électronique, le transport ionique et la stabilité structurelle. De plus, cette anode en alliage présente une excellente stabilité chimique et électrochimique vis-à-vis de l'électrolyte au sulfure, sans nécessiter de couche de protection supplémentaire sous forme de film d'interface électrolyte solide artificiel, simplifiant ainsi la conception de l'interface et le processus de fabrication des batteries entièrement solides.
Grâce à la conception de la structure EICN, l'anode en alliage ASZ@Li, associée à une cathode à haute teneur en nickel Ni90, confère à la batterie entièrement solide des performances de taux élevées à 55 °C, permettant une charge et décharge complète en seulement 72 secondes, et maintenant une capacité élevée après des milliers de cycles, démontrant un potentiel d'application pratique.
Grâce à des études approfondies, l'équipe de recherche a clarifié le mécanisme de fonctionnement profond du réseau de conduction électron-ion synergique. Les recherches ont révélé que l'introduction d'aluminium améliore efficacement la conductivité électronique du matériau, tandis que le zinc renforce la lithiophilie du matériau et abaisse la barrière de migration des ions lithium, permettant ensemble un transport synergique rapide des électrons et des ions lithium.
Wu Jianfei, chercheur à l'Institut de l'énergie de Qingdao, a expliqué que cette conception réduit fondamentalement l'impédance d'interface, inhibe la décomposition de l'électrolyte au sulfure et maintient une structure d'interface stable, améliorant ainsi la stabilité en cyclage des batteries entièrement solides dans des conditions de taux élevé.
