Du fluor pour booster le lithium

Ces derniers temps, divers travaux de Recherche sur les bienfaits de la fluoration directe d’électrodes à base de lithium ont fait leur apparition dans la littérature scientifique. Dans un article paru en ce début d’année, le Professeur Gerbrand Ceder et son équipe de l’Université de Berkeley1 expliquent que la substitution par le fluor est un catalyseur essentiel pour améliorer la durée de vie et la densité d’énergie des matériaux de cathode de batteries Li-ion désaltérées.  En raison de la forte interaction Li–F, il est pressenti que le fluor puisse également modifier l’ordre des cations à courte distance dans ces matériaux, ce qui est essentiel pour le transport des ions Li. L’étude théorique met en avant le fait que pour des taux de substitution par le fluor élevés (supérieurs à 15% ) les effets sont toujours bénéfiques.

Des collaborateurs du réseau français des batteries RS2E,2 ont quand à eux étudié la fluoration directe de LTO à l’aide du fluorure de xénon XeF2, un agent de fluoration efficace et plus accessible que le gaz fluor, mais particulièrement coûteux. Ils proposent dans un article publié en août 2019 une analyse très détaillée des matériaux ainsi obtenus.  Cet article fait écho à une publication de mai 2019, fruit de la collaboration israëlo-germanique des Professeurs Doron Aurbach et Ingo Krossing ,3 qui décrit la fluoration directe de matériaux de cathodes HE‐NCM et son effet remarquable sur les capacités et la stabilité des batteries.

Ces travaux mettent en lumière tout le potentiel de la fluoration directe pour modifier les propriétés des matériaux et des molécules. Afin de faciliter l’accès au gaz fluor et permettre à la communauté scientifique d’explorer les multiples possibilités de la fluoration dans des domaines aussi variés que l’énergie, la chimie pharmaceutique ou les semi-conducteurs, SUDFLUOR mettra prochainement sur le marché un générateur de fluor exploitant une technologie innovante. Produire du fluor et l’utiliser n’aura jamais été aussi simple et abordable.

BIBLIOGRAPHIE

1. Effect of Fluorination on Lithium Transport and Short‐Range Order in Disordered‐Rocksalt‐Type Lithium‐Ion Battery Cathodes
, Bin Ouyang, Nongnuch Artrith, Zhengyan Lun, Zinab Jadidi, Daniil A. Kitchaev, Huiwen Ji, Alexander Urban et Gerbrand Ceder – Department of Materials Science and Engineering, UC Berkeley, Berkeley, CA, 94720 USA – Février 2020

2. Atomic Layer Fluorination of the Li4Ti5O12 Surface: A Multiprobing Survey, Youn Charles-Blin, Delphine Flahaut,Jean-Bernard Ledeuil, Katia Guérin, Marc Dubois, Michaël Deschamps, Anne-Marie Perbost, Laure Monconduit, Hervé Martinez, Nicolas Louvain – Universités de Clermont Auvergne, Montpellier, Orléans et Pau & Pays Adour – Aout 2019

3. Fluorination of Li‐Rich Lithium‐Ion‐Battery Cathode Materials by Fluorine Gas: Chemistry, Characterization, and Electrochemical Performance in Half Cells, Ulf Breddemann, Evan M. Erickson, Victoria Davis, Florian Schipper, Mathias Ellwanger, Michael Daub, Anke Hoffmann, Christoph Erk, Boris Markovsky, Prof. Dr. Doron Aurbach et Prof. Dr. Ingo Krossing, Bar-llan University, Israel et Materialforschungszentrum (FMF), Universität Freiburg, Allemagne – Mai 2019