Fabrication de la batterie lithium métal polymère
Électrolytes polymères pour les batteries au lithium métal

5.1 Éléments constitutifs des batteries LMP

Les batteries LMP sont constituées de films de trois principaux composants : un feuillard de lithium, un film mince d'électrolyte polymère et une électrode positive composite contenant le matériau électrochimiquement actif (figure 7). Les électrodes composites sont des électrodes volumiques pour lesquelles la réaction électrochimique est distribuée dans le volume de l'électrode à la surface des particules de matériaux actifs. Ce sont des matériaux composites complexes qui doivent présenter plusieurs fonctionnalités : une proportion maximale du matériau actif qui est le réservoir d'énergie, un adjuvant conducteur électronique (principalement du carbone nanométrique) pour distribuer les électrons en tout point de l'électrode et un liant polymère (l'électrolyte polymère en général) qui, dans le cas spécifique des batteries LMP, assure à la fois la cohésion mécanique de l'électrode et la distribution des ions en tout point de l'électrode. Les formulations standard sont de 70 à 80 % en poids de matériaux actifs, de 15 à 25 % en poids d'électrolyte polymère et de 3 à 8 % en poids de carbone.

Les matériaux actifs de l'électrode positive sont potentiellement les mêmes que ceux des batteries lithium-ion ([AF 6 612], § 1), cependant leur choix est généralement limité par la stabilité électrochimique de l'électrolyte polymère. En effet, les électrolytes à base de POE ne sont stables que jusqu'à 3,8 à 4 V par rapport au couple Li⁺/Li, ce qui élimine les oxydes lamellaires du type oxyde de cobalt LiCoO₂. Le choix des industriels se porte aujourd'hui sur la phase olivine phosphate de fer LiFePO₄ qui présente un plateau en potentiel à 3,43 V vs Li⁺/Li et une capacité théorique raisonnable de 170 mAh/g. Ce matériau est particulièrement intéressant car il est non toxique, le fer est abondant et il est très...