mardi, 18 juin 2024

Percée dans la recherche sur les matériaux d’électrolyte pour les batteries à semi-conducteurs

Un groupe d’étude de recherche de l’Université technique de Munich (TUM) affirme avoir en fait trouvé une classe de produits électrolytiques avec une conductivité améliorée. Cela devrait permettre le développement de batteries à semi-conducteurs plus puissantes.

Selon une déclaration du TUM, il s’agit d’une poudre cristalline qui performe bien mieux que la moyenne des ions lithium. Il ne contient pas de soufre, mais du phosphore, de l’aluminium et un pourcentage relativement élevé de lithium. Les chercheurs ne sont pas plus précis à ce stade. Selon l’équipe de recherche, des mesures en laboratoire ont en fait révélé que cette classe de composés jusque-là négligée a une conductivité élevée.

Les chimistes de la TU Munich auraient également réussi en peu de temps à produire une douzaine de substances associées inédites qui contiennent, par exemple, du silicium ou de l’étain plutôt que de l’aluminium. Cette large base de produits permet une optimisation rapide des propriétés résidentielles ou commerciales. Les poudres synthétisées sont donc des candidats électrolytes attrayants pour les futures batteries à semi-conducteurs, concluent les chercheurs munichois.

Les études de recherche à la source de neutrons de recherche Heinz Maier-Leibnitz ont apporté une contribution définitive à la découverte du matériau électrolytique attrayant classe. « Les neutrons que nous avons du réacteur de recherche permettent de trouver même les atomes les plus légers. C’est parce que les neutrons se connectent avec les noyaux des atomes et non avec la coquille atomique, comme c’est le cas avec le rayonnement X. » décrit le Dr Anatoliy Senyshyn, qui supervise le soi-disant diffractomètre à poudre au réacteur d’étude de recherche de Munich II.

Pour le mettre en perspective : alors que les batteries standard utilisent un électrolyte liquide à travers lequel les ions lithium se déplacent du anode à la cathode et inversement, les batteries à semi-conducteurs ne contiennent aucun liquide. L’électrolyte comprend un composé fort. Le problème : à ce jour, les ions lithium ne peuvent diffuser que progressivement à travers des matériaux résistants.

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] en pratique, les électrolytes solides proposés jusqu’à présent, principalement des céramiques oxydées ou des composés à base de soufre, se sont révélés incapables de répondre totalement aux attentes », explique le Pr. Thomas Fässler de la chaire de chimie inorganique avec un accent sur les nouveaux produits à TUM. Avec son équipe et en étroite collaboration avec TUMint-Energy Research study GmbH et l’Université d’Augsbourg, il essaie de trouver des électrolytes plus efficaces : « Notre objectif était de bien mieux comprendre le transport des ions, puis d’utiliser cette compréhension pour augmenter la conductivité. « Avec l’aide de la diffraction des neutrons, les chercheurs ont pu

imaginer comment les ions utilisent des espaces totalement libres dans le réseau cristallin pour leur migration. Dans la nouvelle classe de composés, ces espaces complémentaires sont mis en place selon une méthode telle que les ions sont également mobiles dans toutes les directions. Ceci est lié à l’équilibre élevé des cristaux et est très probablement la cause de la « conductivité superionique du lithium », comme le dit l’équipe TUM. Selon le professeur Fässler, cette étude de recherche fondamentale a la possibilité « d’accélérer l’avancement de batteries plus efficaces ». La tâche intitulée « Industrialisation potentielle des cellules à électrolyte à semi-conducteurs » a été financée par le ministère bavarois des affaires économiques, du développement régional et de l’énergie. tum.de

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