Electrolytes polymères nanoporeux pour les batteries lithium à haute énergie – 2POLI

Les enjeux liés à la sécurité et la nécessité d’augmenter la densité d'énergie des batteries imposent le développement de «nouvelles» chimies pour les matériaux actifs d'électrode et l’électrolyte. Le lithium (Li) métal est l’anode de choix (capacité spécifique 10 fois plus élevée que celle des batteries Li-ion), pour produire des batteries de très haute densité d’énergie. L’électrolyte solide polymère sec (EPS) permet d’améliorer la sécurité des dispositifs et d’apporter la flexibilité de la conception. Cependant, les EPS présentent une trop faible conductivité ionique à température ambiante et un nombre de transport de Li, t+ < 0,2. Or un t+ élevé (t+˜1) permet de prévenir la formation de gradient de concentration entre la cathode et l’anode, responsable de croissance dendritique et le court-circuit de la batterie. A part des performances électrochimiques, la sécurité des batteries tout solide est également liée à la conductivité ionique de l’électrolyte solide. En effet, une conductivité ionique élevée induit à une faible impédance dans l’électrolyte et ses interfaces avec les électrodes et donc une faible génération thermique durant les cycles charges/décharges en particulier à hautes densités de courant. Pour relever ces verrous, nous proposons dans le projet 2POLI de nouveaux matériaux électrolytes polymères nanoporeux à conduction ionique unidimensionnelle. Ces électrolytes sont préparés à partir de copolymères à blocs comportant un bloc dégradable nanostructuré en morphologie cylindrique dont les canaux sont orientés perpendiculaires aux électrodes et remplis d’électrolytes non-aqueux. Grâce aux effets de nano-confinement, un chemin de conduction quasi-dimensionnelle et une chimie de surface des pores adéquate, ces matériaux présenteront une conductivité ionique semblable à celle d’un électrolyte liquide, un t+ proche de 1 et une flexibilité convenable pour mieux adapter à la déformation de la batterie.