La bonne conductivité ionique au sein de la membrane, à l’interface électrolyte/électrodes et au sein des électrodes, est capitale pour avoir des batteries ou piles à combustible performantes.

Un rappel très pédagogique sur les conducteurs ioniques est donné en introduction.

Le principe des membranes échangeuses d’ions et des piles à combustible est précisé avec soin.

Les structures des céramiques conductrices sont ensuite abordées en détail avec les défauts de Frenkel et de Schottky nécessaires pour augmenter la conductivité dans les électrolytes solides.

Des exemples de conductivité sont abordées ; par exemple la conduction avec les ions O^2- dans ZrO₂ ou dans Bi₂O₃, avec les ions yttrium, Y³⁺ dans les zircones dopées à l’yttrium. L’influence de la polarisabilité sur la conductivité est mise en évidence ; ainsi les structures ioniques à base de Lithium parmi les sulfures sont de très bons conducteurs.

La conduction due à des ions lithium, Li⁺, est analysée avec les perovskites, de formule LaTiO₃, dopé avec Li⁺ ou des ions Na⁺ dans la β alumine qui est actuellement la référence.

Ces études sont à la base de la mise au point de la dernière génération des batteries lithium-ion, dites « tout solide».

En conclusion les techniques industrielles sont évoquées avec la fabrication type plasma par exemple chez Toyota.