Les batteries pourraient arrêter d’exploser grâce cette découverte

Une équipe de chercheurs de l’Université Cornell a publié un article qui rend compte de leurs travaux visant à fusionner deux structures moléculaires contournées, créant ainsi un cristal poreux capable d’absorber des électrolytes à base d’ions de lithium et de les transporter en douceur via des nanocolonnes unidimensionnelles. En clair, il s’agit d’une conception qui pourrait conduire à des batteries au lithium-ion à l’état solide plus sûres.

Le document, intitulé « Assemblage supramoléculaire de molécules à cage de macrocycle fusionnées pour un transport rapide des ions lithium », a été publié en septembre dans le Journal of the American Chemical Society.

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Le projet, dirigé par Yu Zhong, professeur adjoint de science des matériaux et d’ingénierie à l’école d’ingénierie de Cornell, s’est concentré sur le problème de la formation de dendrites dans les batteries au lithium-ion utilisant des électrolytes liquides, qui peuvent réduire la durée de vie de la batterie et provoquer des explosions. Le développement de batteries à l’état solide plus sûres nécessiterait la conception d’un nouveau cristal assez poreux pour que les ions puissent se déplacer dans un chemin lisse sans rester collés.

Yuzhe Wang, l’auteur principal, a conçu une méthode pour fusionner deux structures moléculaires excentriques ayant des formes complémentaires : les macrocycles et les cages moléculaires. « En les utilisant comme blocs de construction pour des cristaux poreux, le cristal aurait de grands espaces pour stocker les ions et des canaux interconnectés pour le transport des ions ».

Le cristal résultant a fourni, selon Zhong, « le chemin idéal pour le transport des ions. Cette conductivité est le record absolu pour ces électrolytes conducteurs d’ions lithium à l’état solide à base de molécules. Donc avec tous les éléments en place, nous avons finalement établi une bonne compréhension de la raison pour laquelle cette structure est vraiment bonne pour le transport des ions, et pourquoi nous obtenons une conductivité aussi élevée avec ce matériau ».

En plus de rendre les batteries au lithium-ion plus sûres, le matériau a des utilisations potentielles dans la séparation des ions et des molécules dans la purification de l’eau et dans la fabrication de structures conductrices mixtes ions-électrons pour les circuits et capteurs bioélectroniques.