Résumé
La densité d’énergie des batteries à base de Li-métal est gouvernée par la composition des matériaux qui affecte leur structure cristallographique et électronique, et de ce fait leur potentiel redox. Ainsi, le remplacement du soufre par l’oxygène permet d’obtenir des électrodes à haut potentiel tel V2O5, voire V6O13 dont on en a précisé les performances électrochimiques vis-à-vis du Li+. Bien que ces oxydes peuvent être utilisés dans des batteries Li-métal à électrolyte liquide, pour des raisons de sécurité liées aux dendrites, de tels oxydes ont permis le développement de la technologie Li-métal polymère dont on a mentionné l’état d’industrialisation. Conçue pour également pallier les problèmes de dendrites, la technologie Li-ion, dont on a rappelé l’avènement, a également été présentée. Sa réalisation demande le remplacement de l’électrode de Li par le carbone et, de ce fait, l’utilisation d’un composé d’électrode positive, servant non seulement de réservoir de Li, mais présentant aussi un potentiel redox élevé pour compenser la pénalité associée au remplacement du Li par le carbone. Les phases LiCo(Ni)O2, longuement étudiées pour leurs propriétés magnétiques, furent identifiées comme d’excellents matériaux d’électrodes par J.B. Goodenough. En raison de son instabilité à haut potentiel, la phase LiNiO2 fut délaissée par rapport à LiCoO2 qui est à l’origine des premiers accumulateurs. Tout au long des années, cette phase a fait l’objet d’une chimie de substitution riche qui a conduit aux matériaux actuels de type LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA) ou LiNi1-x-yMnxAlyO2 (NMC). La science, sous-tendant cette chimie de substitution qui repose sur des considérations de taille, d’état d’oxydation, d’électronégativité et de champ cristallin, a largement été détaillée et expliquée.
