« Comment un film nanométrique conducteur d’ions lithium fait par ALD arrive à stabiliser les performances des futures générations de batteries tout solide ? »
Les batteries à l’état solide (All Solid State Batteries, ASSB) qui reposent sur l’utilisation d’électrolytes solides (SE) à conductivité ionique élevée sont le Saint-Graal de la technologie des batteries du futur, car elles pourraient permettre d’augmenter à la fois la densité d’énergie et la sécurité. Cependant, l’application pratique des ASSB est toujours entravée par des difficultés à maîtriser les interfaces entre l’électrolyte solide et les électrodes. Les conducteurs d’ions lithium à base d’halogénures sont prometteurs mais ne sont pas stables contre les électrodes négatives Li ou LixIny, d’où la nécessité d’assembler des ASSB avec une conception à double électrolyte solide.
Dans un travail collaboratif entre le Collège de France (Chaire du Solide et de L’énergie, Pr Jean-Marie Tarascon) et l’IEMN (Groupe CSAM, Pr Christophe Lethien), une nouvelle stratégie a été mise en place pour lutter contre l’incompatibilité chimique entre deux électrolytes solides au sein d’une ASSB. Elle consiste à déposer une couche protectrice d’épaisseur nanométrique (de 1 à 2 nm) de Li3PO4 réalisée par dépôt de couches atomiques (Atomic Layer Deposition, ALD) entre 2 électrolytes solides (Li3InCl6 et Li6PS5Cl). Grâce à ce processus d’ingénierie de surface avec des films nanométriques très conformes, des ASSB montrant une rétention spectaculaire de la capacité sur 400 cycles ont été assemblées avec succès.
