Dans une batterie lithium-ion, l'électrolyte joue un rôle essentiel. Il est composé d'un solvant tel que le carbonate d'éthylène, dans lequel est dissous un sel (LiPF6 par exemple). Sa fonction est de favoriser le transport de matière (ions Li+) d'une électrode à l'autre, un processus qui commande en principe la quantité d'énergie libérée par l'accumulateur. Dernier préparatif avant le voyage, il se forme autour des ions lithium une première couche de solvatation, composée de molécules de solvant et d'anions (des ions chargés négativement associés au sel). Or l'évolution de la structure de cette première enveloppe quand la concentration en sel varie restait jusque-là mal connue.
C'est ce qu'ont choisi d'étudier des chercheurs de l'Inac et du Liten. Ils ont réalisé des simulations numériques, qu'ils ont confrontées aux expériences d'une équipe sino-américaine. Ils expliquent ainsi pourquoi la conductivité ionique de l'électrolyte s'effondre quand la concentration en anions augmente : la structure du complexe emprisonnant les ions Li+ compte deux fois moins de molécules de carbonate d'éthylène ! L'espace disponible est alors occupé par l'anion qui neutralise la charge de Li+solvaté, réduisant significativement sa mobilité sous potentiel appliqué.
Les spectres de vibration des complexes ont été réalisés à l'aide de lasers à impulsons ultra-courtes (femtoseconde, 10-15 s), à l'Université Rice, à Houston (États-Unis).