À mesure que la demande de véhicules électriques augmente, l’intérêt augmente pour les batteries entièrement à l’état solide, qui sont des batteries de nouvelle génération qui remplaceront les batteries lithium-ion, qui sont intrinsèquement dangereuses en raison de leur mother nature explosive. Cependant, la faible conductivité ionique des électrolytes polymères à l’état solide ou la faible stabilité chimique des électrolytes sulfurés à l’état solide entrave la popularisation des véhicules électriques. Pour cela, une équipe de recherche de POSTECH a récemment développé un électrolyte polymère sans « zone morte » – ce qui réduit le transportation d’ions – accélérant la commercialisation de batteries tout solide.



Une équipe de recherche dirigée par le professeur Moon Jeong Park et Ph.D. Le candidat Jaemin Min du département de chimie de POSTECH avec l’équipe de recherche du professeur Chang Yun Son de la division des sciences des matériaux avancés ont développé un nouvel électrolyte de copolymère séquencé qui peut contrôler la framework par des interactions électrostatiques. Cette recherche attire l’attention motor vehicle elle résout fondamentalement le problème de la mobilité réduite des ions dans la zone morte qui existe inévitablement dans les morphologies bidimensionnelles conventionnelles. Les résultats de cette recherche ont été publiés dans les Actes de l’Académie nationale des sciences (PNAS).

La plupart des dispositifs de stockage d’énergie utilisent encore des batteries lithium-ion. Dans une batterie lithium-ion, les ions sont déplacés par un électrolyte liquide. Même un petit dommage peut s’infiltrer dans l’électrolyte entraînant un incendie ou une explosion, et donc considéré comme instable. Afin de pallier cet inconvénient, une batterie tout solide utilise un électrolyte solide. En particulier, en raison de la nature versatile du polymère, la batterie tout solide à base de polyélectrolyte est stable même en cas de collision et présente un faible risque d’incendie car or truck elle n’est pas inflammable. De furthermore, par rapport aux batteries lithium-ion du même poids et de la même taille, la densité d’énergie est 1,5 à 1,7 fois plus élevée donc elle dure additionally longtemps.



Contrairement aux batteries lithium-ion, les batteries tout solide se composent uniquement d’une électrode et d’un électrolyte sans séparateur entre l’électrode négative et l’électrode optimistic. L’équipe de recherche a développé un nouvel électrolyte nanostructuré en contrôlant l’interaction électrostatique dans l’électrolyte polymère. L’équipe a synthétisé un ensemble d’électrolytes polymères avec différentes forces d’interactions électrostatiques grâce à des méthodes de synthèse sophistiquées, et a confirmé les nanostructures de ces électrolytes par des profils de diffusion des rayons X aux petits angles (SAXS).

En outre, les chercheurs ont évalué la distribution des ions au sein des nanostructures à l’aide de simulations de dynamique moléculaire approfondies pour la première fois en Corée. Grâce aux simulations, les chercheurs ont identifié la distribution des fees à plusieurs angströms (Å) et ont vérifié qu’il s’agissait d’une clé pour développer une morphologie tridimensionnelle à faible symétrie sans précédent.

Cette étude est one of a kind en ce que la morphologie à faible symétrie a été couramment observée dans les matériaux composés bimétalliques, mais sans précédent pour le cas des électrolytes polymères, et est significative en ce qu’elle a systématiquement identifié la result in de la formation de ces nanostructures à travers des expériences et des calculs théoriques. De in addition, il s’agit de la première étude qui propose une méthode de fabrication d’un électrolyte solide ayant une conductivité 10 fois supérieure à celle d’une morphologie bidimensionnelle en contrôlant la distribution de prices au niveau de l’unité Å dans un électrolyte polymère.

En particulier, la collaboration de recherche entre le professeur Moon Jeong Park, qui gère un groupe de leading plan dans le domaine de la synthèse d’électrolytes polymères, et le professeur Chang Yun Son, professional en simulations informatiques, a créé une grande synergie.

« La nouvelle nanostructure permet une amélioration significative de la conductivité ionique par rapport aux structures bidimensionnelles typiques qui ont été signalées précédemment », a expliqué le professeur Moon Jeong Park qui a dirigé l’étude. « Cela offre une voie potentielle pour accélérer la commercialisation de batteries entièrement à l’état solide et développer des batteries sûres. »

Cette étude a été menée avec le soutien du programme de recherche à mi-carrière, du programme de découverte de matériaux créatifs, du programme du centre de recherche scientifique et du programme des jeunes chercheurs de la Fondation nationale pour la recherche de Corée.