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Le mystère du phosphate des batteries au lithium-ion élucidé


Les recherches des chimistes de l’ICMCB pourraient donner un nouvel élan au développement des voitures électriques. Claude Delmas qui s’est penché avec des chercheurs du CNRS et du CEA (1) sur les batteries lithium-ion est parvenu à percer un mystère que jusqu’alors la communauté scientifique n’arrivait pas à lever. En effet, le phosphate de fer et de lithium réussit à conduire le courant alors même qu’il est un isolant. Les chimistes bordelais ont alors montré que des contraintes locales au sein du matériau permettent une conduction électronique et ionique se propageant de proche en proche et assurant ainsi le fonctionnement de la batterie.

Les batteries au lithium-ion que l’on utilise au quotidien ont envahi le marché des systèmes nomades (ordinateurs, téléphones portables, baladeurs, etc…). Elles sont largement utilisées car elles permettent de stocker quatre fois plus d'énergie par unité de masse que les batteries classiques.

D’un coût relativement faible à l’inverse des matériaux d’électrodes positives utilisées aujourd’hui dans les grosses batteries de voitures électriques et hybrides, le phosphate de fer et de lithium est donc un matériau d’avenir.

Claude Delmas, explique : « maintenant que l’a compris le phénomène, cela ouvre des perspectives pour des recherches vers les nouveaux matériaux ». Ces résultats publiés dans le dernier numéro de "Nature Materials" devraient conduire à de nouvelles avancées qui seront exploitées par les fabricants de batteries et les grands constructeurs automobiles pour les voitures électriques et hybrides.

(1) Les chercheurs CNRS du laboratoire de l’ICMCB (Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux) que Claude Delmas dirige : Laurence Croguennec, Magali Maccario et François Weill, et pour le Commissariat à l'énergie atomique (CEA-Liten) : Frédéric Le Cras.

 


Au centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne …On regarde à la loupe l’écoulement des grains

 

Les grains d’un jet de sable montrent une cohésion semblable à celles des liquides. En faisant tomber un jet de sable d’un entonnoir, on peut observer, en effet, que ce jet présente un phénomène de cohésion de type "capillaire" entre les grains qui se traduit, à petites échelles, par des rugosités se propageant en surface. On retrouve ce même phénomène pour les liquides à travers de très petites rides qui se forment à leur surface. En étudiant ces effets, au sein du centre de Physique Moléculaire Optique et Hertzienne (CNRS / Université Bordeaux I), des chercheurs viennent de faire un pas de plus dans la compréhension des effets subtils que peuvent  présenter ces écoulements (Travaux publiés le 30 mai 2008 dans Physical Review Letters). « On a découvert que, même si l’effet de cohésion en surface est semblable à ce qui se passe pour les liquides à petites échelles, les causes en sont différentes pour des milieux granulaires. Pour l’eau, il est dû à l'interaction entre molécules. La rugosité d'une interface eau-air résulte alors d'un équilibre entre l’agitation thermique des molécules et de la capillarité. Pour les grains, en mesurant la vitesse de propagation des ondes, on a montré que l’effet de cohésion peut résulter d’une diminution de la pression de l’air qui se trouve entre les grains dans l'écoulement », explique Yacine Amarouchene, chargé de recherche. (1er juil 2008)
 

 

 

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