Nouveaux matériaux d’électrode positives pour les batteries K-ion

Dans les années à venir, la production d’énergie devra passer par l’utilisation de moyens plus respectueux de l’environnement, tels que les énergies renouvelables. Cependant, leur caractère intermittent nécessite la mise en place d’un stockage à grande échelle. Parmi les différentes technologies disponibles, les batteries K-ion semblent être une solution idéale grâce à leurs ressources de potassium illimitées. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à la synthèse et à la caractérisation de nouveaux matériaux d’électrodes positives pour batteries K-ion. Les oxydes de métaux de transition et plus particulièrement le système K-Mn-O a attiré notre attention en raison des avantages offerts par le manganèse en termes de non toxicité, de faible coût et d’abondance. La famille de matériaux KxMnO4 de structure 0D à base de tétraèdre de manganèse s’est révélée très intéressante. Nous avons démontré une excellente réversibilité entre les deux phases K3MnO4 et K2MnO4 avec une capacité spécifique de 100mAh/g au potentiel redox moyen de 2,4V. Nous avons également pu obtenir la phase K2Mn2O3 pure grâce à une synthèse par voie azide. Malgré sa structure 3D contenant des tunnels propices à la diffusion du potassium, ce matériau se décompose lors de l’oxydation en charge. Lorsque ce composé est associé au matériau classique KxMnO2, une capacité réversible de 100 mAh/g au potentiel moyen de 3,5 V vs K+/K est obtenue, ouvrant ainsi une nouvelle voie pour la découverte de nouveaux matériaux de cathode pour batteries K-ions.