Étudier le transport du lithium pour concevoir un nouveau design d’électrode positive pour les piles Li-ion

L’intermittence des ressources énergétiques durables représente un défi dans leur exploitation. La clef dans cette démarche réside dans la conversion de l’énergie électrique à l’énergie chimique et vice-versa. Une innovation pionnière dans le domaine est la pile Li-ion, reconnue pour le stockage d’une impressionnante quantité d’énergie par unité de masse. Ce projet est centralisé sur l’électrode positive des piles Li-ion, plus précisément le matériau actif LiFePO₄ et les fibres de carbones recyclées.

Le point de départ du projet consiste à parvenir à un état métastable du Li_xFePO₄ partiellement chargé afin de l’utiliser comme moteur pour le transport du Li⁺, ce type de structure étant nommé solution solide. Spontanément, le Li⁺ est transporté à même les canaux de la structure cristalline moyennant la formation de phases riches et pauvres en lithium détectées par diffraction des rayons X. Fait important, c’est par la comparaison des profils cinétiques du matériau conservé dans un gaz inerte vs dans un électrolyte conducteur d’ions qu’il est possible d’identifier une nouvelle voie de transport empruntée par le Li⁺, soit par diffusion à la surface de la particule. Par la compréhension du mécanisme fondamental du transport du Li⁺ dans la structure cristalline, la formulation de nouveaux matériaux d’électrodes à haute densité d’énergie peut être orientée et des matériaux recyclés peuvent contribuer à en faire des électrodes plus vertes.