Synthèse du LiXFePO4 par voie fondue et l’étude de la couche de carbone sur LiFePO4

Le LiFePO4 est un matériau prometteur pour les cathodes des batteries au lithium. Il possède une bonne stabilité à haute température et les précurseurs utilisés pour la synthèse sont peu couteux. Malheureusement, sa faible conductivité nuit aux performances électrochimiques. Le fait de diminuer la taille des particules ou d’enrober les particules d’une couche de carbone permet d’augmenter la conductivité. Nous avons utilisé une nouvelle méthode appelée « synthèse par voie fondue » pour synthétiser le LiFePO4. Cette synthèse donne des gros cristaux et aucune impureté n’est détectée par analyse Rayon-X. En revanche, la synthèse de LiXFePO4 donne un mélange de LiFePO4 pur et d’impureté à base de lithium ou de fer selon l’excès de fer ou de lithium utilisé. La taille des particules de LiFePO4 est réduite à l’aide d’un broyeur planétaire et plusieurs paramètres de broyage sont étudiés. Une couche de carbone est ensuite déposée sur la surface des particules broyées par un traitement thermique sur le LiFePO4 avec du -lactose. L’influence de plusieurs paramètres comme la température du traitement thermique ou la durée du chauffage sont étudiés. Ces expériences sont réalisées avec un appareil d’analyse thermogravimétrique (ATG) qui donne la quantité de chaleur ainsi que la variation de masse durant le chauffage de l’échantillon. Ce nouveau chauffage pour la couche de carbone donne des échantillons dont les performances électrochimiques sont similaires à celles obtenues précédemment avec la méthode de chauffage pour la couche de carbone utilisant le four tubulaire.

Electrochemical performance of LiFe1-xMnxPO4/C materials prepared by ball milling

LiFe1-xMnxPO4/C composite materials as cathode materials in Li-ion batteries have been synthesised and their electrochemical properties have been investigated. The samples were synthesised by using high energy ball milling of commercially available precursors (Li2C2O4, FeC2O4.2H2O, MnC2O4.2H2O, NH4H2PO4) and then heated at 600°C. The morphology and structure of the heated samples were analysed by means of SEM and X-ray diffraction. The olivine structure of the LiFe1-xMnxPO4/C composite was obtained. A slight shift of the peaks to smaller 2θ angles with the increasing Mn/Fe ratios is observed due to the increase in lattice parameters. The influence of different Mn/Fe ratios on electrical and electrochemical performances were studied by charge-discharge and cyclic voltammetry (CV) testing. The CV curves of the pure LiFePO4 and LiMnPO4 show the expected Fe2+/Fe3+ peak around 3·5 V and Mn2+/Mn3+ peak around 4·1 V, respectively. The addition of manganese increases the discharge voltage from 3·5 to 4·1 V.