C'est le paradoxe que sont parvenus à élucider des chercheurs de l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (CNRS/Université de Bordeaux, ENSCPB), en collaboration avec une équipe du Laboratoire d'innovation pour les technologies des énergies nouvelles et les nanomatériaux du CEA-Liten. Les résultats de leurs travaux viennent d'être publiés dans le numéro d'août de Nature Materials. Rappelons en effet que si le phosphate de fer et de lithium, du fait de ses caractéristiques, apparaît aujourd'hui comme le candidat le plus à même d'équiper les batteries lithium des futures voitures électriques, ce matériau ne présente pourtant pas les propriétés de conduction ionique et électronique requises pour le fonctionnement de l'électrode.
Ces chercheurs ont montré que les cycles de charge et de décharge de la batterie sont possibles grâce au "domino cascade processus", un phénomène qui se manifeste dès lors qu'il existe des contraintes à l'interface entre le matériau qui se décharge et le matériau à l'état chargé. La conduction électronique et ionique est alors extrêmement rapide dans la zone interfaciale et se propage de proche en proche, tels des dominos, au fur et à mesure que l'interface se déplace. Précisons que des mesures microscopiques ont permis de vérifier ce modèle.
Ressemblant alors à une vague qui balaierait le cristal, ce processus de réaction inédit permet ainsi d'expliquer pourquoi deux matériaux isolants - matériau à l'état chargé et déchargé - peuvent néanmoins faire fonctionner des batteries lithium-ion. Des résultats qui constituent évidemment une avancée importante dans le domaine de la recherche de nouveaux matériaux d'électrodes plus sûrs et à bas coût pour les prochaines générations de ce type de batteries. Ces travaux auront également permis de connaître le fonctionnement, à l'échelle nanométrique, des batteries à base de phosphate de fer et de lithium, qui devraient équiper les automobiles hyrides et électriques des prochaines décennies.
