Des chercheurs du CNRS et du CEA-Liten ont réussi à utiliser du phosphate de fer et de lithium pour conduire du courant. Ces résultats pourraient rapidement trouver des applications à grande échelle dans la fabrication de batteries au lithium pour des voitures électriques et hybrides.

Les chercheurs de l'ICMCB, Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (CNRS / Université de Bordeaux / ENSCPB), et du CEA-Liten, laboratoire d'Innovation pour les Technologies des Energies Nouvelles et les nanomatériaux, ont publié leurs résultats dans le numéro d'août de Nature Materials.

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Les matériaux d'électrodes positives des batteries lithium-ion ont des performances excellentes ; ces batteries permettent de stocker trois à quatre fois plus d'énergie par unité de masse que les batteries classiques.

Mais, ces électrodes ont un coût trop élevé pour être utilisés dans les grosses batteries des véhicules électriques et des véhicules hybrides de deuxième génération.

Lle phosphate de fer et de lithium répond aux exigences pour devenir le matériau d'avenir dans les batteries de voitures électriques et hybriques. Il est écologique, possède des propriétés exceptionnelles alliées à un faible coût et une bonne stabilité thermique, élément essentiel pour la sécurité.

Paradoxalement, ce matériau ne présente pas les propriétés de conduction ionique et électronique requises pour le fonctionnement de l'électrode. En étudiant du phosphate de fer et de lithium, les chercheurs ont montré que les cycles de charge et décharge de la batterie sont possibles grâce au « domino cascade processus ».

Ce phénomène se manifeste dès lors qu'il existe des contraintes à l'interface entre le matériau qui se décharge et le matériau à l'état déchargé. La conduction électronique et ionique est alors extrêmement rapide dans la zone interfaciale ; elle se propage de proche en proche, tels des dominos, au fur et à mesure que l'interface se déplace. Ce modèle a été vérifié par des mesures microscopiques.

Cela constitue une avancée importante dans le domaine de la recherche de nouveaux matériaux d'électrodes plus sûrs et à bas coût pour les futures batteries au lithium. Cette recherche a également permis de connaître le fonctionnement, à une échelle nanométrique, des batteries à base de phosphate de fer et de lithium, amenées à équiper les voitures hybrides et électriques de demain. Source : CEA