​Composés exclusivement d'ions organiques, les liquides ioniques possèdent une remarquable stabilité chimique et électrochimique. Celle-ci est particulièrement attractive pour les électrolytes de batteries au cahier des charges très strict vis-à-vis du risque de combustion. Il reste à optimiser les propriétés de conduction ionique de ces matériaux.

À l'échelle atomique, anions et cations apparaissent fortement appariés en entités neutres électriquement. Cette faible dissociation des espèces ioniques est a priori la signature d'un électrolyte « faible ». À l'inverse, à l'échelle de quelques dizaines de nanomètres, les charges apparaissent non appariées et très mobiles, ce qui milite en faveur d'un électrolyte « fort ». Dans ces conditions, comment caractériser correctement un tel électrolyte ?

Des chercheurs ont résolu ce paradoxe grâce à des mesures de conductivité multi-échelle, par diffusion de lumière et de neutrons (au Laboratoire Léon-Brillouin) et par RMN, sur des liquides ioniques contenant un composé organique aromatique (imidazolium). L'analyse fine de la diffusion des cations dans le liquide met en évidence que l'association spontanée d'espèces ioniques de charge opposées en « agrégats » nanométriques limite la conductivité électrochimique.

Les physico-chimistes proposent d'empêcher la formation de ces agrégats en conditionnant  le liquide ionique dans des nanotubes de carbone alignés. Ce confinement nanométrique unidimensionnel leur permet de multiplier par trois la conduction ionique, la portant à un niveau compétitif par rapport aux électrolytes actuels, moins stables !