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Parmi les facteurs limitant les performances des batteries lithium-ion de nos téléphones portables : leur cathode. Généralement, les matériaux qui les composent sont qualifiés de matériaux d'intercalation. Ils exploitent un principe qui reste limité comparé aux possibilités du processus de conversion. Une réaction plus complexe et plus efficace qui peut être obtenue en ayant recours à des matériaux tels que le trifluorure de fer (FeF3).
Pourtant, ce matériau n'a jamais intégré nos batteries. En cause, une efficacité énergétique finalement moindre ainsi que des réactions primaires ralenties et des réactions secondaires affectant négativement la durée de vie de l'ensemble.
Substituer une partie des atomes de fer et de fluor du FeF3 par des atomes de cobalt et d’oxygène empêche le lithium de rompre les liaisons chimiques et préserve la structure du matériau au cours des cycles de charge/décharge. © Brookhaven National Laboratory
Du cobalt et de l’oxygène pour doper les cathodes
Mais aujourd'hui, une équipe menée par des chercheurs de l'université du Maryland (États-Unis) a peut-être trouvé la solution. Les scientifiques ont imaginé un matériau à base de trifluorure de fer, enrichi - par réaction de substitution - de cobalt et d'oxygène. « Ainsi, nous sommes parvenus à assurer le maintien de la structure principale de la cathode et à rendre les réactions plus réversiblesréversibles », affirme Sooyeon Hwang, un physicienphysicien de l'équipe œuvrant au Brookhaven National Laboratory.
Selon les chercheurs, l'opération pourrait permettre de tripler la densité énergétique des électrodesélectrodes de nos batteries lithium-ionbatteries lithium-ion. Et ils imaginent déjà que la méthode pourrait être appliquée à d'autres technologies de batteries.
