Une batterie lithium-oxyde de cobalt fait partie du grand ensemble des batteries lithium-ion (). C’est la circulation d’ions lithium (Li+) entre deux électrodes qui permet de décharger ou de recharger la batterie.
Dans ce type de batterie , le dioxyde de cobalt et de lithium entre dans la composition des électrodes positives dites cathodes. L’introduction du cobalt en complément du lithium permet d’obtenir de meilleures performances énergétiques dans ces batteries au lithium exploité sous forme ionique.
Le dioxyde de cobalt et de lithium est un composé chimique de formule LiCoO2. Il est parfois nommé oxyde mixte de cobalt et de lithium ou colbatite de lithium. Ce solide cristallin gris bleuté est couramment utilisé dans les batteries rechargeables.
Introduit dans les électrodes positives sous forme lamellaire, le cobalt permet d’améliorer la stabilité et la puissance des batteries au Lithium-ion () grâce à sa bonne conductivité.
Cependant, l’utilisation du cobalt est aujourd’hui remise en question. D’abord parce que ses es méthodes d’extraction sont controversées. Ensuite parce que le cobalt et ses dérivés sont toxiques pour l’homme et son environnement. De plus, ses coûts sont élevés et volatiles.
Les fabricants cherchent donc aujourd’hui des solutions pour éviter, ou tout au moins réduire, l’emploi du cobalt dans les batteries.
Les batteries aux oxydes de cobalt et lithium sont aujourd’hui encore très utilisées dans les smartphones, ordinateurs portables et appareils photo. Elles le sont également dans les batteries de voitures.
Pour remplacer ou réduire l’utilisation du cobalt dans les batteries , les recherches se sont orientées en direction du nickel. Une nouvelle génération de batteries a ainsi vu le jour.
Ces batteries au lithium dites ternaires fonctionnent toujours sur le même principe électrochimique d’échange d’ions Li+. Mais à la place du Cobalt seul, les électrodes intègrent des polymères contenant 3 éléments métalliques :
· le nickel, le manganèse et le cobalt dans les cathodes NMC ;
· le nickel, le cobalt et l’aluminium dans les cathodes .
Avec le temps, la part du cobalt tend à diminuer dans ces batteries en faveur des autres composants.
Si la performance énergétique des cathodes à base d'oxydes de nickel-cobalt-aluminium est plus élevée que celles composées d’oxydes de cobalt et lithium, les batteries s’avèrent aussi plus coûteuses à fabriquer.
Tout en cherchant à utiliser moins de cobalt dans les électrodes, les chercheurs étudient la possibilité de retraiter les anciennes batteries pour en extraire les éléments réutilisables. Le recyclage pourrait permettre de récupérer le cobalt afin de le réinjecter dans de nouvelles batteries.
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