Iron phosphates with original structures used as positive electrode materials in lithium and sodium batteries

Etude de nouveaux matériaux phosphates de lithium et d'élément de transition comme électrode positive pour batteries LI-ION

Khiem Trad (1)

1 ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux

Since the discovery of highly interesting properties for LiFePO4 as a positive electrode material in lithium ion batteries, the search for novel polyanion-based insertion hosts is intense. Actually, cathodic materials based on iron phosphates exhibit high stability and economical and environmental interests. In this context, we were interested in Na3Fe3(PO4)4 with a lamellar structure and in alluaudite-like iron and manganese phosphates LiXNa1-XMnFe2(PO4)3 which structure exhibits tunnels. This work deals, in one hand, on the synthesis and the structural characterisation of these materials and in the other hand on their physical and electrochemical properties as positive electrode for lithium and sodium batteries.

Depuis la mise en évidence des potentialités du phosphate LiFePO4 comme électrode positive de batteries lithium-ion, un très fort regain d'intérêt pour les phosphates de fer est actuellement observé. Dans cette optique de recherche de nouveaux matériaux, notre intérêt s'est porté sur la phase Na3Fe3(PO4)4 et sur des monophosphates de fer et de manganèse de type alluaudite LiXNa1-XMnFe2(PO4)3. Leurs structures, respectivement en couche et en chaines, en font de bons candidats pour des applications en tant que matériau d'électrode pour des batteries au lithium ou au sodium. Notre étude porte donc, d'une part, sur la synthèse et la caractérisation structurale de ces phases, et d'autre part sur leurs propriétés physiques et électrochimiques.

Mots clés: Ab initio calculations; Iron phosphates; Galvanostatic cycling; X-ray diffraction; Lithium batteries; Sodium batteries; Neutron diffraction

Mots clés: Cyclages galvanostatiques; Phosphates de fer; Batteries au lithium; Diffraction des rayons X; Diffraction des rayons X in-situ; Batteries au sodium; Diffraction des neutrons; Calculs ab initio

Domaines: Matériaux

Khiem Trad. Etude de nouveaux matériaux phosphates de lithium et d'élément de transition comme électrode positive pour batteries LI-ION. Matériaux. Université Sciences et Technologies - Bordeaux I; Faculté des Sciences de Monastir - Maroc, 2010. Français. ⟨NNT : 2010BOR14059⟩. ⟨tel-00563877⟩