Un peu de sel, mais pas trop: éviter l'hypertension dans les batteries tout-solide – SALT-PPER

- Suivi des mécanismes de réactivité in situ par diffraction des rayons X en conditions de température et de cyclage

- Étude des environnements atomiques par spectroscopie de résonance magnétique nucléaire

- Identification des composés faiblement cristallins par spectroscopie Raman

- Densification par frittage céramique et flash

- Mesure des profils de retrait par dilatométrie thermique

- Mesures de conductivité par spectroscopie d'impédance électrochimique

(i) Identification d'un mécanisme de réactivité généralisé des sels de lithium avec le LATP. Cette réactivité conduit à la décomposition partielle du LATP et à la formation de produits de décomposition lors du frittage.

(ii) Identification de sels de lithium et de mélanges de sels non réactifs utilisables comme agents de frittage sans décomposition du LATP.

(iii) Réduction de la température de densification du LATP à des températures compatibles avec la formation d'électrodes composites : 650 °C contre plus de 900 °C avec les méthodes conventionnelles ; tout en maintenant une densité relative supérieure à 90 % et des conductivités ioniques de l'ordre de 10-4 S.cm-1.

(iv) Étude de sels de lithium à bas point de fusion (40-100 °C) et à haute conductivité pour l'assemblage d'électrodes composites.

Publications :

(1) Guilleux, M.; Gervais, C.; Coelho Diogo, C.; Laberty-Robert, C.; Perez, A. J. Unveiling the Reactivity of Li1+xAlxTi2–x(PO4)3 with Lithium Salts to Reduce Its Sintering Temperature. ACS Appl. Energy Mater. 2025, 8 (2), 1167–1178. doi.org/10.1021/acsaem.4c02668. hal.science/hal-04893558v1

Les résultats du projet ont posé les bases méthodologiques pour l'étude des auxiliaires de frittage pour électrolytes solides, applicables à d'autres électrolytes solides technologiquement importants.

La densification à basse température ouvre la voie à l'assemblage d'électrodes composites, limité par la réactivité entre les matériaux lors des procédés de densification à haute température. Cette méthode de formage est également moins énergivore, ce qui constitue un avantage tant économique qu'environnemental.

Les batteries tout-solide pourraient surclasser la technologie actuelle Li-ion à condition que plusieurs défis technologiques soient résolus. Parmi ces défis, l'interface entre le matériau d’électrode positive et l’électrolyte solide est une cause importante de surtension qui conduit sur le long terme à l’échec de l’accumulateur. Pour résoudre ce problème, le projet SALT&PPER développera des revêtements composés de sels de lithium afin de passiver l’interface et minimiser la résistance de contact. La composition et l’épaisseur des revêtements seront des paramètres cruciaux pour optimiser la conductivité ionique, la température de mise en forme et la stabilité électrochimique, des aspects qui seront étudiés en détail à l’aide de techniques ex situ et operando (DRX, XAS, XPS, microscopie). L’ajout de nouvelles fonctionnalités au revêtement sera aussi étudié pour allonger la durée de vie des batteries tout-solide, qui sera évaluée par des méthodes électrochimiques sur accumulateurs complets.