4 processus de fabrication pour éviter la formation de défauts structurels intrinsèques défavorables qui détériorent ses performances. L'article a été publié dans la revue Chimie inorganique .
Phosphate de fer lithium, LiFePO 4 , est un coffre-fort, matériau de cathode stable et abordable pour les batteries Li-ion qui a été très bien optimisé pour des applications pratiques malgré sa faible conductivité et sa densité d'énergie moyenne. Pourtant, les scientifiques continuent d'étudier les différentes propriétés de ce matériau, et en particulier l'impact de ses défauts sur les performances électrochimiques.
"Il est bien connu que LiFePO 4 les matériaux ont généralement une quantité considérable de défauts antisites Li/Fe. Il s'agit d'un type de défaut ponctuel lorsque les atomes de Li et Fe échangent leurs positions dans le réseau cristallin. Cependant, avant nous, personne n'avait supposé que le PO 4 une partie peut également être active contre les défauts dans ce matériau. Nous avons découvert que dans certains cas, le PO 4 l'anion peut être substitué par quatre ou cinq groupes OH, qui a un effet négatif sur les performances électrochimiques de LiFePO 4 -à base de batteries. De tels défauts sont appelés défauts OH ou plus précisément défauts hydroxyles de type hydrogrenat, " Dmitri Aksyonov, Skoltech Senior Research Scientist et premier auteur de l'article, explique.
Aksyonov, Professeur adjoint Stanislav Fedotov, et le professeur Artem Abakumov (CEST), avec leurs collègues, a utilisé une approche informatique et expérimentale conjointe combinant la théorie de la fonctionnelle de la densité et la diffraction des neutrons pour étudier les défauts hydroxyle (OH) dans LiFePO 4 . Ils ont également pu confirmer leurs résultats expérimentalement dans un LiFePO 4 échantillon.
"Les défauts OH de l'hydrogrenat sont bien connus en géologie, mais pas tellement en science des matériaux. La présence de défauts OH dans LiFePO 4 aurait pu être envisagé beaucoup plus tôt en établissant des parallèles avec ses analogues structuraux dans le groupe minéral de l'olivine. Par conséquent, le plus gros point à retenir de notre travail est probablement que les chercheurs devraient rechercher des connaissances non seulement dans leur domaine d'origine, mais également dans d'autres domaines, " dit Aksyonov.
Étant donné que les défauts OH ne sont pas triviaux à détecter, LiFePO produit commercialement 4 les matériaux peuvent les avoir aussi, note-t-il, et il est important de maîtriser ces effets de détérioration.
"Le résultat pratique le plus simple de cette recherche serait de s'efforcer de modifier la procédure de synthèse afin d'éliminer complètement ce type de défauts du LiFePO 4 matériaux. Cependant, notre expérience montre que combattre les défauts a beaucoup moins de sens que de les retourner en notre faveur. Donc, l'histoire a toutes les chances de se poursuivre, ", ajoute Stanislav Fedotov.
