Nouvelle catégorie de liquides : les électrolytes vitrifiants révolutionnent le futur des dispositifs électrochimiques

ParisL'évolution rapide vers des solutions énergétiques plus durables est en marche. Une équipe de chercheurs de l'Université de Niigata et de l'Université des Sciences de Tokyo a mis au point une nouvelle catégorie d'électrolytes liquides. Ces électrolytes formant du verre présentent des caractéristiques susceptibles de révolutionner les dispositifs électrochimiques. Récemment, les solutions d'électrolytes ultra-concentrées ont fait sensation, car elles demeurent liquides à température ambiante, possèdent une grande conductivité ionique et forment des films métalliques de haute qualité. Cependant, comprendre leur fonctionnement à l'échelle moléculaire reste un défi.

Les chercheurs ont découvert que les mélanges de sulfone cyclique et de sel de lithium possèdent des propriétés uniques. Ces mélanges subissent une transition vitreuse sur une large gamme de compositions, une caractéristique inédite dans les électrolytes liquides. Les principales conclusions de l'étude sont les suivantes :

• Transition vitreuse unique observée dans les mélanges binaires de sel de lithium-1,3-propanesultone (PS) et de sel de lithium-sulfolane (SL).
• La spectroscopie Raman confirme la présence de paires d'ions de contact (CIP) et d'agrégats (AGG).
• Analyse corrélationnelle bidimensionnelle liant les spectres de relaxation diélectrique (DRS) à la formation et au comportement des AGG.

Cette découverte revêt une grande importance. Le nombre élevé de transfert de Li+ dans ces mélanges permet la formation efficace et de haute qualité de films métalliques. Cela est crucial pour les applications nécessitant une haute densité énergétique et de solides propriétés mécaniques. En d'autres termes, des dispositifs tels que les batteries rechargeables haute capacité pourraient devenir plus performants, plus compacts et avoir une plus longue durée de vie.

Les gros agrégats présents dans ces électrolytes jouent un rôle essentiel dans leurs propriétés uniques de conduction ionique. L'étude révèle que ces agrégats influencent la formation des molécules et la réorientation de leurs dipôles. Cette nouvelle compréhension pourrait permettre le développement d'électrolytes sur mesure pour des applications hautes performances spécifiques, repoussant ainsi les limites actuelles de la technologie.

Compte tenu des objectifs de développement durable et de la société 5.0, il est impératif d'améliorer les solutions de stockage d'énergie. La combinaison d'électrolytes liquides et solides dans ces nouveaux systèmes pourrait créer des options de stockage plus efficaces et flexibles. Ces avancées pourront être appliquées dans divers domaines tels que l'électronique portable, les voitures électriques et les systèmes énergétiques à grande échelle. Cette innovation représente une amélioration significative dans la technologie de stockage d'énergie et soutient la transition vers un avenir énergétique durable.