Etude Mössbauer de la redox du fer dans Na2FePO4F, obtenu via un séchage par atomisation

Le déploiement rapide des énergies renouvelables est devenu de nos jours un enjeu majeur à l’échelle de la planète. Parmi les outils en notre disposition pour stimuler l’usage de ces-dites énergies et réduire en retour la part des énergies fossiles, on compte sérieusement sur la généralisation de l’électromobilité, du stockage des énergies intermittentes et des réseaux de stockage intelligent de l’énergie (Smart grid). Pour l’ensemble de ses solutions, il est indispensable de produire à grande échelle et à des couts raisonnables des batteries capables de stocker l’énergie électrique d’origine verte au moment de son abondance et de la restituer lors des pics de consommation. Pour atteindre cet objectif, il est donc primordial de dénicher des matériaux d’électrodes constitués d’éléments chimiques abondants et accostables. C’est dans cette optique que les phosphates de fer et du sodium ont une carte à jouer. En effet, les trois éléments chimique (Fe, Na, P) sont à la fois abondants, abordable et très bien repartis sur la surface du globe terrestre. Cette combinaison chimique permet également la synthèse de matériaux de cathode d’une stabilité chimique et thermique incontestable. Enfin, un paramètre non-négligeable dans cette optique est la possibilité de produire ces matériaux à grande échelle (Ici via la méthode de séchage par atomisation :Spray-drying). Parmi les phosphates de fer, NaFePO4F coche quasiment toutes les cases pour devenir un matériau de cathode attractif pour technologie Na-ion.
Dans ce travail, nous verrons brièvement la synthèse de NaFePO4F, ses performances électrochimiques. Nous exposerons plus en détail, l’étude Mössbauer et DRX (operando) permettant d’explorer le mécanisme réactionnels impliquant le redox du fer.

Figure 1 : Evolution du spectre Mössbauer lors de la dé/sodiation de NaFePO4F.
Références :
[1] M. Ramzan, S. Lebegue, P. Larsson, R. Ahuja, Structural, magnetic, and energetic properties of Na2FePO4F, Li2FePO4F, NaFePO4F, and LiFePO4F from ab initio calculations, J. Appl. Phys. 106 (2009).