Un électrolyte en bois pour les batteries de nouvelle génération offre une conductivité record

Les batteries au lithium modernes utilisent généralement un électrolyte liquide pour transférer les ions entre les deux électrodes, mais les scientifiques qui étudient les alternatives solides ont découvert des possibilités intéressantes. Parmi eux, les auteurs d'une nouvelle étude, qui ont utilisé la cellulose dérivée du bois comme base d'un tel électrolyte solide. Il a l'épaisseur du papier et peut se plier et se défaire en réponse aux cycles de la batterie.

Quel est l'inconvénient des batteries modernes

L'un des inconvénients des électrolytes utilisés dans les batteries au lithium modernes est qu'ils contiennent des liquides volatils qui présentent un risque d'incendie en cas de court-circuit. Les électrolytes solides, quant à eux, peuvent être fabriqués à partir de matériaux ininflammables, rendent le dispositif moins sujet à la formation de dendrites et peuvent ouvrir des possibilités entièrement nouvelles pour l'architecture des batteries.

La plupart des électrolytes solides mis au point jusqu'à présent sont fabriqués à partir de matériaux céramiques, qui sont très efficaces pour conduire les ions, mais qui ne se comportent pas très bien pendant la charge et la décharge en raison de leur fragilité. Les chercheurs de l'université de Brown et de l'université du Maryland ont cherché une alternative et ont utilisé les nanofibrilles de cellulose présentes dans le bois comme point de départ.

Ce que les scientifiques proposent

Ces tubes de bois polymères ont été liés au cuivre pour créer un conducteur ionique solide dont la conductivité ressemble à celle de la céramique et qui est 10 à 100 fois meilleur que les autres conducteurs ioniques polymères. Selon l'équipe, cela s'explique par le fait que l'ajout de cuivre crée de l'espace entre les chaînes de polymères de cellulose pour former des "superautoroutes ioniques" qui permettent aux ions de lithium de se déplacer avec une efficacité record.

Et comme le matériau est fin et flexible, les scientifiques pensent qu'il résistera mieux aux contraintes du cycle des batteries. Ils affirment également qu'il présente une stabilité électrochimique, ce qui permet de fabriquer des anodes en lithium-métal et des cathodes à haute tension, ou qu'il pourrait servir de matériau de liaison pour encastrer des cathodes ultra-épaisses dans des batteries à haute densité.

Source : brown.edu, nature, newatlas

Illustration : Danilo Alvesd