Des chercheurs du Skoltech Center for Energy Science and Technology (CEST) ont créé un nouveau matériau de cathode à base de phosphate de fluorure de titane, qui a atteint des performances énergétiques supérieures et un fonctionnement stable à des courants de décharge élevés. Les résultats de leur étude ont été publiés dans Communication Nature .

Aujourd'hui, le développement rapide des transports électriques et des énergies renouvelables appelle des solutions de stockage d'énergie sûres et peu coûteuses basées sur des batteries métal-ion. Le prix élevé de la technologie lithium-ion existante est un obstacle majeur, ce qui est encore exacerbé par les spéculations selon lesquelles le monde pourrait bientôt manquer de lithium et de cobalt essentiels à la production de la cathode, qui détermine ses caractéristiques fonctionnelles et ses performances énergétiques.

La recherche d'une technologie alternative implique des efforts considérables pour créer des batteries utilisant des éléments plus accessibles et moins coûteux tels que le potassium au lieu du lithium. Quant au cobalt, il peut être remplacé par le fer des éléments les plus courants et respectueux de l'environnement, manganèse et titane.

Le 10e élément le plus répandu dans la croûte terrestre, le titane est extrait partout dans le monde, et les principaux réactifs contenant du titane sont facilement disponibles, stable et non toxique. Mais malgré ces avantages évidents, le faible potentiel électrochimique qui limite l'énergie spécifique atteignable de la batterie a longtemps été une pierre d'achoppement majeure pour l'utilisation de composés de titane dans les matériaux cathodiques.

Les scientifiques de Skoltech ont réussi à créer un matériau de cathode avancé commercialement attrayant à base de phosphate de fluorure de titane, KTiPO 4 F, présentant un potentiel électrochimique élevé et une stabilité sans précédent à des taux de charge/décharge élevés.

Professeur Stanislav Fedotov, dit, "Il s'agit d'un résultat exceptionnel qui détruit littéralement le paradigme dominant de longue date dans la "communauté de la batterie" affirmant que les matériaux à base de titane ne peuvent fonctionner que comme anodes, en raison du faible potentiel du titane. Nous pensons que la découverte du KTiPO haute tension 4 F peut donner un nouvel élan à la recherche et au développement de nouveaux matériaux cathodiques contenant du titane avec des propriétés électrochimiques uniques."

Professeur Artem Abakumov, directeur du CEST, dit, « Du point de vue de la chimie inorganique et de la chimie du solide, c'est un excellent exemple montrant une fois de plus que plutôt que de suivre aveuglément les dogmes généralement acceptés, nous devrions regarder les choses avec les yeux grands ouverts. Si vous choisissez la bonne composition chimique, structure cristalline et méthode de synthèse, l'impossible devient possible et vous pouvez trouver de nouveaux matériaux aux propriétés inattendues et de nouvelles opportunités d'applications pratiques. Cela a été brillamment démontré par le professeur Fedotov et son équipe."