Marché mondial
Parallèlement à l’intensification des tensions commerciales entre les États-Unis et la Chine, la demande pour les cathodes LFP a fortement augmenté. Cette hausse s’explique par les nombreux avantages des batteries LFP, qui sont sûres, peu coûteuses et fabriquées à partir de matériaux abondants. La Chine a tiré profit de ce changement, puisqu’elle contrôle actuellement 80 % de la production de LFP. En réponse à cette évolution, les États-Unis ont été incités à intensifier leurs efforts pour diversifier les chaînes d’approvisionnement et localiser la fabrication de batteries.
Avantages des Batteries LFP
Sécurité
Pas d’emballement thermique, pas d’explosions.
Longue durée de vie
Offre de 2 000 à 5 000 cycles de charge avec une dégradation minimale.
Coût réduit
Utilise des matériaux abondants et bon marché, comme le fer et le phosphate.
Durabilité
Pas de métaux toxiques, pas de travail des enfants.
Énergie fiable
Tension stable, faible auto-décharge ; ce qui permet une performance constante.
Applications des Batteries LFP
En raison des avantages des batteries LFP, de nombreux fabricants de renom adoptent cette technologie dans l’ensemble de leurs gammes de produits électriques. La chimie LFP est particulièrement adaptée aux applications où la stabilité thermique et la longévité sont essentielles, comme dans les véhicules électriques (VE), les systèmes de stockage d’énergie stationnaire et les équipements industriels.
Des entreprises comme Tesla, BYD et Ford utilisent de plus en plus les batteries LFP dans leurs VE, notamment pour les modèles à autonomie standard, où l’efficacité économique et la durabilité sont prioritaires. CATL, l’un des principaux fabricants de batteries au monde, développe sa production de LFP pour répondre à la demande croissante.
Chimie des batteries LFP
Les batteries LFP sont composées de lithium (Li), de fer (Fe), de phosphore (P) et d’oxygène (O), formant une structure stable de phosphate. Associée à un anode en graphite et un électrolyte contenant des sels de lithium, cette chimie des cellules électrochimiques à base de LFP est utilisée dans les systèmes de batteries lithium-ion rechargeables.
Inspiration tirée de l’olivine
Ref – Liu et al. (2012), Nanoscale Res. Lett., 7, 14  https://doi.org/10.1115/1.4047222 
L’olivine est un minéral silicaté naturel doté d’une structure orthorhombique stable. Bien qu’elle ne soit pas utilisée directement dans les batteries, son cadre atomique inspire la conception des cathodes LFP. Ces matériaux de type « olivine » offrent une sécurité, une stabilité et une longévité exceptionnelles, ce qui les rend essentiels dans les technologies modernes des batteries lithium-ion.
Les phosphates de type olivine présentent une structure orthorhombique avec de robustes tétraèdres PO₄ et des octaèdres MO₆ (M = Fe, Mn, Co). Ce cadre résiste aux changements de volume pendant les cycles de lithium, assurant ainsi une excellente stabilité thermique et une longue durée de vie. Cette résilience les rend idéaux pour les systèmes énergétiques nécessitant une sécurité élevée et une intégrité structurelle.
Au-delà du LiFePOâ‚„, d’autres cathodes de type olivine incluent le LiMnPOâ‚„, le LiCoPOâ‚„ et le LiNiPOâ‚„, chacun offrant des profils de tension et des densités énergétiques uniques. Ces matériaux phospho-olivine partagent une structure stable qui améliore la sécurité et la durée de vie des batteries. La recherche continue de se concentrer sur l’amélioration de leur conductivité et de leur évolutivité pour des applications dans la mobilité électrique, le stockage sur réseau, et au-delà .