Qualités attendues d'un électrolyte polymère
Électrolytes polymères pour les batteries au lithium métal

Pour les applications batterie, le cahier des charges pour l'électrolyte polymère est le suivant :

• une conductivité ionique suffisante à température ambiante (σ > 10^–2 S/m) permettant d'approcher la performance d'un électrolyte liquide ;

• un nombre de transport de l'ion lithium, t⁺, proche de l'unité. La majorité des électrolytes polymères connus à ce jour présente un nombre de transport de l'ion lithium < 0,5. Cela signifie qu'au maximum la moitié du courant qui traverse l'électrolyte est porté par les ions Li⁺, le reste étant porté par les anions. Cela a pour conséquence la formation, en cours de fonctionnement de la batterie, d'un gradient de concentration en sel dans l'épaisseur de l'électrolyte qui a des effets délétères pour la croissance dendritique et qui limite fortement la puissance des batteries ;

• une stabilité électrochimique et thermique élevée. Dans une application batterie, la membrane d'électrolyte polymère est prise en sandwich entre les matériaux de l'électrode négative et de l'électrode positive. La stabilité thermique et électrochimique des électrolytes permet de faire fonctionner la batterie sur un large domaine de température et dans une fenêtre de potentiel compris entre 0 et 5 V versus Li⁺/Li ;

• des propriétés mécaniques suffisantes. Cette qualité permet de bloquer la croissance des dendrites de lithium et, d'un point de vue technologique, permet une production industrielle à grande cadence par extrusion de films très mince (< 20 µm) et laminage de couches successives.

De nombreuses approches, que nous allons détailler dans les parties suivantes, ont été proposées pour répondre à ce cahier des charges.