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Jul 11, 2023

Nouveau Oxychlorure solide

Une équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a développé un nouveau type d'électrolyte solide appelé oxychlorure de lithium et de zirconium (LZCO). Cet électrolyte offre

Une équipe de recherche de l'Université des sciences et technologies de Chine (USTC) a développé un nouveau type d'électrolyte solide appelé oxychlorure de lithium et de zirconium (LZCO). Cet électrolyte offre de bonnes performances et est rentable, ce qui en fait une option prometteuse pour les batteries au lithium entièrement solides (ASSLB).

Les ASSLB ont attiré l'attention en tant qu'alternative plus sûre aux batteries lithium-ion traditionnelles et ont le potentiel d'une densité énergétique plus élevée. Cependant, le développement d’électrolytes solides hautes performances pour les ASSLB a été limité par leur coût élevé.

Les chercheurs ont résolu ce problème en synthétisant le LZCO à partir de composés abordables tels que l’hydroxyde de lithium monohydraté, le chlorure de lithium et le chlorure de zirconium. En conséquence, le coût du LZCO est aussi bas que 11,60 $ par kilogramme, ce qui est nettement inférieur au seuil de 50 $ par kilogramme pour la commercialisation. Il est également beaucoup moins cher que les autres électrolytes solides haute performance, qui peuvent coûter plus de 190 dollars le kilogramme.

Malgré son faible coût, LZCO offre des performances impressionnantes. Il présente une conductivité ionique à température ambiante allant jusqu'à 2,42 mS cm^-1, ce qui est l'une des plus élevées parmi tous les matériaux électrolytiques à l'état solide signalés. De plus, LZCO possède une excellente compressibilité, atteignant une densité de 94,2 % sous une pression de 300 MPa. Cette compressibilité surpasse celle des électrolytes solides sulfurés et chlorés, qui ont généralement des densités inférieures à 90 % à la même pression.

Les résultats expérimentaux démontrent que le LZCO fonctionne de manière comparable aux électrolytes avancés à l’état solide de type sulfure et chlorure. Lorsqu'il est combiné avec une cathode en couches riche en nickel, un ASSLB utilisant LZCO présente des performances exceptionnelles, maintenant sa stabilité pendant plus de 2 000 cycles dans des conditions de charge rapide de 12 minutes à température ambiante.

Le développement de ce nouvel électrolyte solide représente une avancée significative en termes de performances et de rentabilité, rapprochant la commercialisation des ASSLB de la réalité.

Source : Lv Hu et al, « Un électrolyte solide oxychlorure rentable, ioniquement conducteur et compressible pour des batteries stables à base de lithium entièrement solide », Nature Communications (2023). DOI : 10.1038/s41467-023-39522-1