Anionic redox for high-energy batteries: challenges and outlook

Notre dépendance croissante vis-à-vis des batteries lithium-ion pour le stockage d’énergie exige une amélioration de leurs électrodes positives (cathodes), qui fonctionnent encore grâce au redox cationique des métaux de transition. L’émergence du redox anionique –~une approche transformationnelle qui double la capacité des électrodes positives «Li-riche»~– a récemment suscité de grands espoirs mondialement. Toutefois, des questions subsistent sur les origines fondamentales du redox anionique et sur son potentiel dans les applications pratiques.

Pour répondre précisément à ces questions, les connaissances de la chimie des solides, de l’électrochimie, de la spectroscopie des rayons~X et de la thermochimie sont utilisées. Pour ce faire, à travers des études expérimentales menées à la fois sur un matériau «modèle» (à base de métal 4d) et sur un matériau «pratique» (à base de métal 3d), il est montré dans cet article comment l’interaction fondamentale entre les processus de redox cationique et anionique régit les propriétés pratiques de ces matériaux (hystérésis de tension, performance de vitesse, production de chaleur). Puis sont abordées leurs chances d’implantation sur le marché face aux cathodes lamellaires à base de nickel qui prévalent aujourd’hui.

Gaurav ASSAT a reçu le Prix de thèse «Recherche chimie et énergie» 2019 de l’interdivision Énergie de la Société Chimique de France .