L’électrolyte semi-solide : une réponse aux défis de sécurité des batteries lithium-ion

Une équipe de recherche collaborative a réalisé une étape importante dans la technologie des batteries. Leur réalisation dans le développement d’un électrolyte polymère en gel non inflammable (GPE) est prête à améliorer la sécurité des batteries lithium-ion (LIB) en atténuant les risques de dégagement thermique et d’incidents de feu.

Par le passé, la l’inflammabilité potentielle des LIB a soulevé des préoccupations significatives, en particulier dans les véhicules électriques, où les risques d’incendie posent une menace sérieuse pour les parkings souterrains.

Une solution prometteuse pour atténuer les incendies de batteries

En réponse à ce problème critique, l’équipe de recherche, dirigée par le professeur Hyun-Kon Song de l’école d’énergie et de génie chimique de l’UNIST, le Dr Seo-Hyun Jung du Centre de recherche sur les produits chimiques spécialisés avancés de l’Institut coréen de recherche en technologie chimique (KRICT) et le Dr Tae-Hee Kim du Centre de R&D sur les technologies énergétiques avancées d’Ulsan de l’Institut coréen de recherche en énergie (KIER), a réussi à développer un électrolyte semi-solide polymère non inflammable révolutionnaire, offrant une solution prometteuse pour atténuer les incendies de batteries.

Traditionnellement, les électrolytes non inflammables ont fortement dépendu de l’incorporation d’additifs retardateurs de flamme ou de solvants avec des points d’ébullition exceptionnellement élevés.

Ces méthodes ont souvent entraîné une diminution considérable de la conductivité ionique, compromettant les performances globales de l’électrolyte.

Une approche novatrice

Dans leur recherche révolutionnaire, l’équipe de recherche a introduit une quantité infime de polymère dans l’électrolyte, créant un électrolyte semi-solide. Cette approche novatrice a augmenté de manière spectaculaire la conductivité des ions lithium de 33% par rapport aux électrolytes liquides existants.

De plus, les batteries de type poche incorporant cet électrolyte semi-solide non inflammable ont montré une amélioration remarquable de 110% des caractéristiques de vie, empêchant efficacement les réactions d’électrolyte inutiles pendant la formation et le fonctionnement de la couche d’interface électrolyte solide (SEI).

En synthèse

L’avantage clé de cet électrolyte innovant réside dans ses performances exceptionnelles et sa non-combustibilité. En supprimant les réactions en chaîne radicale avec les composés de carburant pendant le processus de combustion, l’électrolyte semi-solide polymère inhibe efficacement l’occurrence des incendies de batteries.

L’équipe de recherche a démontré l’excellence du polymère développé en analysant quantitativement sa capacité à stabiliser et à supprimer les radicaux. Cette percée contribuera grandement à la compréhension du mécanisme des électrolytes non inflammables.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que l’électrolyte polymère en gel non inflammable (GPE) ?

C’est une innovation majeure dans la technologie des batteries lithium-ion (LIB) qui vise à améliorer la sécurité en atténuant les risques de dégagement thermique et d’incidents de feu.

Quel est le problème avec les électrolytes non inflammables traditionnels ?

Les électrolytes non inflammables traditionnels dépendent fortement de l’incorporation d’additifs retardateurs de flamme ou de solvants avec des points d’ébullition exceptionnellement élevés. Cependant, ces méthodes ont souvent entraîné une diminution considérable de la conductivité ionique, compromettant les performances globales de l’électrolyte.

Quelle est la solution proposée par l’équipe de recherche ?

L’équipe de recherche a introduit une quantité infime de polymère dans l’électrolyte, créant un électrolyte semi-solide. Cette approche a augmenté de manière spectaculaire la conductivité des ions lithium de 33% par rapport aux électrolytes liquides existants.

Quels sont les avantages de cet électrolyte semi-solide ?

Les batteries de type poche incorporant cet électrolyte semi-solide non inflammable ont montré une amélioration remarquable de 110% des caractéristiques de vie, empêchant efficacement les réactions d’électrolyte inutiles pendant la formation et le fonctionnement de la couche d’interface électrolyte solide (SEI).

Quelle est la prochaine étape pour cette technologie ?

L’utilisation d’électrolytes semi-solides non inflammables, qui peuvent être directement incorporés dans les processus d’assemblage de batteries existants, accélérera la future commercialisation de batteries plus sûres.

Source : Équipe de recherche dirigée par le professeur Hyun-Kon Song de l’École d’énergie et de génie chimique de l’UNIST, le Dr Seo-Hyun Jung du Centre de recherche pour les produits chimiques spécialisés avancés de l’Institut de recherche en technologie chimique de Corée (KRICT), et le Dr Tae-Hee Kim du Centre de R&D en technologie énergétique avancée d’Ulsan de l’Institut de recherche en énergie de Corée (KIER)

Jihong Jeong, Mideum Kim, Hyeju Shin, et al., “Fire-Inhibiting Nonflammable Gel Polymer Electrolyte for Lithium-Ion Batteries,” ACS Energy Lett., (2023).