Un nouveau matériau remet en question l’électrochimie et ouvre la porte à des batteries plus durables

Publié le 17 décembre 2025 18h30. Des chercheurs de l’Université d’Oxford ont mis au point une nouvelle classe de matériaux électrolytiques qui défient une conception établie en matière de conductivité ionique, ouvrant la voie à des batteries plus sûres, plus performantes et à une électronique flexible de nouvelle génération.

• Une équipe de l’Université d’Oxford a développé des électrolytes qui maintiennent leur conductivité même lorsqu’ils passent de l’état liquide à l’état solide.
• Ces matériaux, appelés électrolytes indépendants de l’état (SIE), reposent sur une architecture moléculaire innovante qui permet aux ions de circuler librement, quel que soit l’état physique.
• Cette découverte pourrait révolutionner la conception des batteries, des capteurs et des dispositifs électroniques fonctionnant dans des conditions de température variables.

Pendant des décennies, la communauté scientifique a considéré comme acquis que la solidification d’un électrolyte entraînait une diminution drastique de la mobilité ionique. On pensait que l’ordre structurel imposé par l’état solide bloquait le mouvement des ions, compromettant ainsi les performances des dispositifs qui en dépendent. Cette intuition, presque devenue un dogme en électrochimie, a freiné le développement de batteries entièrement solides, de capteurs flexibles et d’autres technologies nécessitant une stabilité et une efficacité optimales dans des conditions changeantes.

Mais cette « loi naturelle » est désormais remise en question par les travaux d’une équipe dirigée par l’Université d’Oxford, présentés dans une étude publiée dans la revue Science. Les chercheurs ont mis au point une nouvelle approche basée sur la conception moléculaire pour maintenir la conductivité ionique même lors du passage à l’état solide.

L’objectif n’est pas de simplement améliorer le comportement d’un solide existant, mais de concevoir des matériaux dont le mécanisme de conduction reste inchangé, quel que soit leur état physique. Comme l’explique Paul McGonigal, de l’Université d’Oxford :

« En les testant, nous avons été surpris de constater que le comportement ne variait pas en phase liquide, en phase cristal liquide et en phase solide. C’était un résultat vraiment spectaculaire, et nous avons été heureux de découvrir qu’il pouvait être reproduit avec différents types d’ions. »

Paul McGonigal, Université d’Oxford

Le secret réside dans une nouvelle classe de matériaux que l’équipe a baptisés électrolytes indépendants de l’état (SIE, pour state-independent electrolytes). Ces composés organiques sont conçus pour permettre aux ions de continuer à se déplacer facilement même lorsque le matériau passe de l’état liquide à l’état solide. Ils évitent le blocage habituel grâce à une architecture particulière : des noyaux plats entourés de chaînes flexibles qui réduisent les frottements électrostatiques, créant ainsi des zones internes mobiles au sein de la structure solide.

Juliet Barclay, doctorante et principale auteure de l’étude, souligne l’importance de cette découverte :

« C’est gratifiant de découvrir quelque chose qui change notre façon de penser les matériaux. Nous avons montré que les matériaux organiques peuvent être conçus de manière à ce que le mouvement des ions ne soit pas bloqué lors de la solidification. »

Juliet Barclay, Université d’Oxford

Les implications de cette avancée sont considérables, notamment dans le domaine des batteries à semi-conducteurs. Les stratégies actuelles se heurtent souvent à un problème majeur : la conductivité diminue généralement lorsqu’on passe d’un électrolyte liquide à un électrolyte solide, et le contact entre l’électrolyte et les électrodes est souvent insuffisant. Un solide rigide n’adhère pas toujours bien à l’électrode, laissant des interstices qui réduisent l’efficacité et accélèrent la dégradation.

L’approche proposée par l’équipe d’Oxford offre une solution conceptuelle simple : utiliser le matériau à l’état liquide pour qu’il remplisse et adhère parfaitement, comme une pâte qui pénètre dans tous les pores, puis le solidifier pour gagner en stabilité mécanique et en sécurité, sans compromettre le transport des ions. Cette technique pourrait également permettre de concevoir des dispositifs plus sûrs (moins de risques de fuites ou de courts-circuits), plus stables (moins de dérive avec les variations de température) et plus faciles à fabriquer.

Au-delà des batteries, cette découverte ouvre de nouvelles perspectives pour une large gamme de technologies où l’état physique du matériau change en fonction de la température, de la déformation ou du vieillissement, telles que l’électronique flexible, les capteurs industriels, les dispositifs médicaux implantables et la microélectronique. La possibilité de maintenir une conductivité ionique constante, quel que soit l’état physique, permet de concevoir des dispositifs plus performants et plus fiables.