Batterie au lithium fer phosphate : LiFePo4

Une batterie lithium-fer est une batterie lithium-ion qui utilise phosphate de fer (LiFePO4) comme matériau cathodique. Mais il faut d’abord comprendre ce qu’est une batterie au lithium pour avoir une meilleure idée des avantages d’une batterie LiFePo4.

Les batteries lithium-ion (ou simplement les batteries au lithium) sont des batteries qui utilisent un matériau à base de lithium comme cathode et divers autres matériaux (le plus souvent du graphite) comme anode. Ces batteries se trouvent couramment dans les appareils portables, tels que les téléphones portables, les appareils photo numériques et autres, en raison de leur légèreté, de leur petit facteur de forme et de leur longue durée de vie.

Les batteries au lithium ont l’avantage d’utiliser du lithium, qui est l’élément le plus facilement oxydé. Cela signifie qu’il peut facilement abandonner un électron, qui est ensuite utilisé par le circuit pour s’alimenter. Plus les électrons d’une batterie sont faciles à extraire, plus elle devient efficace, ce qui explique sa longévité. De plus, le lithium est le métal connu le plus léger, il permet donc la portabilité et le matériau peut être façonné facilement.

Le lithium seul ne peut pas être utilisé comme cathode, car il est si réactif qu'il formerait immédiatement un sel avec les non-métaux présents dans l'environnement. Ceci est parfaitement démontré par le fait que le lithium ne peut pas être trouvé sous sa forme native ou sous sa forme élémentaire dans la nature. Le plus souvent, on le trouve sous forme de chlorure de lithium et d’autres sels halogénures. De plus, le lithium natif s’enflamme spontanément et réagit même violemment avec l’eau, nécessitant son stockage sous huile.

Cela signifie que des composés de lithium doivent être utilisés pour avoir du lithium comme cathode. Ces composés doivent produire des ions lors de leur décomposition et doivent avoir une réaction facilement réversible pour pouvoir être utilisés comme batterie rechargeable.

Un bon exemple de composé de lithium utilisé est le phosphate de fer et de lithium (LI). Les batteries LI ont été développées à l’Université du Texas en 1996 comme moyen peu coûteux de créer des batteries au lithium. Il est bon marché puisque le « partenaire » du lithium, le fer, est relativement plus abondant que les autres métaux utilisés pour fabriquer des composés de lithium destinés aux batteries. Elle présente l’avantage d’avoir un taux de décharge plus lent parmi les batteries au lithium, ce qui signifie une durée de conservation accrue.

Comme on peut l’observer, la réaction produit des ions lithium et du phosphate de fer (III) (FePO4). Le phosphate de fer (III) ou phosphate ferrique est non toxique contrairement à l’autre forme qui est le phosphate de fer (II) (Fe3(PO4)2). En fait, le phosphate ferrique est utilisé comme supplément de fer pour les humains, démontrant qu’il est sans danger pour la consommation humaine. C’est la principale raison pour laquelle le phosphate de fer et de lithium est préféré aux autres batteries à base de lithium. D'autres batteries lithium-ion, telles que les batteries lithium-cobalt les plus courantes, produisent des composés d'oxyde de cobalt plus toxiques.

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