Depuis les travaux initiaux de Goodenough et Col., publiés en 1997, qui montraient l’intérêt de phosphates lithiés du type LiMPO4 (avec M = Fe, Mn, Co, Ni) comme matériaux d’électrodes positives dans les accumulateurs de types Li-Ion de nombreux travaux et développements, largement répartis dans le monde, sont venus donner une grande importance à cette famille de produits. Le premier de cette famille qui a attiré l’attention et qui est déjà largement utilisé en Chine par exemple, est le phosphate de fer lithié LiFePO4. Ce produit présente un avantage économique majeur en raison de sa composition. Il présente cependant la faiblesse de n’afficher qu’un potentiel d’oxydoréduction de 3,5V par rapport au Lithium (ou 3,4V par rapport à une anode de carbone lithié). C’est la raison pour laquelle de nombreux laboratoires et autres industriels travaillent activement sur la mise en oeuvre de son homologue au manganèse, LiMnPO4 qui lui présente une tension de 4,2V par rapport au Lithium, soit à 0,7V au dessus du précédent, tout en demeurant dans une zone de stabilité satisfaisante pour les électrolytes organiques classiques des accumulateurs de types Li-Ion. Certains comme Martha et Col. ventent les mérites de phosphates mixtes de Manganèse et de Fer de types Li(Mn0,8Fe0,2)PO4. Ces produits fonctionnant entre deux phases distinctes peu conductrices, la phase réduite totalement lithiée et une phase oxydée profondément délithiée, il est nécessaire pour dévoiler toutes leurs qualités électrochimiques de les mettre en oeuvre sous forme de poudres très fines et d’enrober chaque grain d’un matériau conducteur qui est généralement du carbone (FIG.).
Sumitomo Osaka Cement qui possède un profond know-how sur la mise en oeuvre de poudres très fines, vient d’annoncer qu’il allait échantillonner d’ici à trois mois puis commercialiser à partir de 2012, une poudre de LiMnPO4 constituée de grains de 20 à 30 nm, revêtus de carbone dense, et susceptible d’être utilisée dans les batteries. Pour cet industriel ce produit présenterait une capacité spécifique de 162 Ah/kg ce qui représente 95% de la capacité théorique. Nul doute que cet industriel n’est pas le seul en Asie à travailler sur le développement de ce genre de produit. En effet en jouant à la fois sur la composition chimique du produit, sur la granulométrie de la poudre et sur le type de revêtement il y a un immense champ de développement et d’optimisation pour améliorer les performances des accumulateurs Li-Ion dont ceux pour les futurs véhicules électriques.
Remarque importante pour les adeptes du peak-lithium: pour lancer vos innombrables messages alarmistes de pénurie imminente de lithium vous prenez les ressources naturelles que vous voulez et que vous mettez en face de besoins pour assurer la production de batteries. Pour ce type de produit présentant 95% de rendement et une tension de décharge moyenne de 3,8V (entre 3,9 et 3,7V) je tiens à vous préciser que l’énergie électrique restituée par kg de Lithium sera de:
26,8 /6.94 x 0,95 x 3,8 = 13,9 kWh/kg de Lithium.
Compte tenu des besoins de Lithium dans l’électrolyte et des diverses pertes process une valeur de 13 kWh/ kg de lithium ou de 2,5 kWh/ kg de carbonate de lithium devra être utilisée pour vos démonstrations. Ce ne sont que des valeurs provisoires qui pourront croître par la suite avec les technologies 5 Volts annoncées.
LIRE le papier de Martha et Col. sur le sujet.
Le 20 Mars 2010
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