Crédit :Saha et al.
La chimie redox anionique est un domaine de recherche relativement nouveau qui pourrait ouvrir la voie au développement de matériaux de cathode de batterie lithium-ion plus efficaces tels que les oxydes stratifiés riches en Li. Jusque là, cependant, les approches de chimie redox anionique se sont avérées avoir des limites importantes, par exemple, entraînant un évanouissement de la tension, grande hystérésis et cinétique lente.
Des chercheurs du Collège de France et de Sorbonne Université ont mené une étude sur ces limites, ainsi que les défis globaux qui empêchent actuellement la commercialisation de matériaux stratifiés riches en Li. Dans leur papier, Publié dans Énergie naturelle , les chercheurs ont conçu de nouveaux sulfures stratifiés riches en Li et évalué leurs propriétés.
"Cette étude visait à mieux comprendre les obstacles à la commercialisation des oxydes riches en couches de Li qui impliquent un nouveau paradigme de réactivité impliquant des processus redox anioniques en plus des processus cationiques, " Jean-Marie Tarascon , l'un des chercheurs qui a mené l'étude, a déclaré TechXplore. « La participation du redox anionique dans les sulfures était connue depuis plus de 20 ans, mais n'a jamais été étudié en profondeur, car ses avantages possibles n'ont pas été réalisés."
La plupart des études antérieures visaient à mieux comprendre les oxydes stratifiés riches en Li, principalement par des substitutions cationiques, sans changer l'anion du matériau. Tarascon et ses collègues ont entrepris de mener une enquête plus approfondie afin de mieux comprendre les effets des modifications de la structure anionique de ces matériaux sur leurs propriétés et leurs performances globales.
"Pour avoir des résultats significatifs et pour comparer les oxydes riches en Li par rapport aux sulfures, nous avons utilisé le même protocole expérimental, qui consiste à regarder l'hystérésis de tension, chute de tension et efficacité énergétique, " expliqua Tarascon.
Dans leur étude, Tarascon et ses collègues ont conçu de nouveaux sulfures stratifiés riches en Li Li
Globalement, les chercheurs ont observé que le passage du ligand oxygène au ligand soufre atténue certains des problèmes associés à l'oxydoréduction anionique. Cependant, la substitution a aussi ses inconvénients, car il pénalise le potentiel redox du matériau et donc sa densité énergétique.
« Nous avons constaté que l'hystérésis de tension ainsi que la décroissance de la tension étaient réduites tandis que l'efficacité énergétique était augmentée, apporter la preuve que des solutions pour contourner les barrages routiers associés aux oxydes stratifiés riches en Li existent, " dit Tarascon. " Cependant, il y a un prix pour ça, qui est une densité d'énergie plus faible en raison d'un potentiel redox plus faible."
L'étude menée par Tarascon et ses collègues offre des informations précieuses sur les avantages et les inconvénients de la mise en œuvre de l'oxydoréduction anionique dans les sulfures stratifiés riches en Li. Les observations qu'il a recueillies pourraient à terme éclairer la conception de nouveaux matériaux de cathode de batterie lithium-ion avec des rendements/densités énergétiques plus élevés.
"Nos recherches futures seront orientées vers la conception de nouveaux matériaux oxy-sulfure riches en Li à activité redox pour augmenter la tension redox du matériau et pour qu'il ne soit pas sensible à l'humidité, " a déclaré Tarascon. " Cela conduira au développement de composés oxy-sulfures qui auront une tension plus élevée et seront plus stables contre l'humidité. "
© 2019 Réseau Science X
