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De nouvelles batteries lithium-ion pour véhicules électriques

La batterie lithium-ion qui occupe une place prédominante dans l’électronique portable se positionne maintenant sur les marchés des batteries pour véhicules électriques. Augmenter la densité d’énergie des systèmes de stockage tout en maîtrisant les coûts devient un des challenges de ce XXIe siècle.

Une batterie lithium-ion fonctionne sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode négative généralement en graphite et une électrode positive, très souvent à base d’oxydes de cobalt ou de manganèse lithiés, plus récemment à base de lithium phosphate de fer LiFePO4, pour des questions de coût et de sécurité. En effet, le fer est bien moins cher que le cobalt ou le manganèse et cette électrode, très stable, ne produit pas d’oxygène responsable des explosions et feux de batteries.

Cependant, LiFePO4 présente des limitations intrinsèques de conductivité qui nécessitent de l’utiliser sous forme de nanoparticules et/ou de dépôts de carbone qui diminuent respectivement la densité d’énergie massique de la batterie et en augmentent le coût.

Grâce à une stratégie de synthèse particulière centrée sur l’utilisation de liquides ioniques, des chercheurs d’Amiens ont synthétisé un nouveau matériau : le lithium sulfate de fer fluoré, LiFeSO4F, qui possède des propriétés de conduction ionique et électronique bien supérieures à LiFePO4 ce qui facilite le passage des ions lithium d’une électrode à l’autre et donc la production de courant. De plus, les mises en formes particulières du LiFePO4 ne sont plus nécessaires ce qui diminue le coût de fabrication de l’électrode. L’électrode des batteries Li-ion de demain ?…

Laboratoire de réactivité et de chimie des solides, CNRS-Université de Picardie-Amiens Alistore-ERI, Fédération de recherche du CNRS