Matériaux d'insertion et/ou de conversion comme nouveaux matériaux d'électrodes négatives pour batteries Lithium-ion. - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2009

Insertion and/or conversion materials as new materials of negative electrode for Li-ion batteries.

Matériaux d'insertion et/ou de conversion comme nouveaux matériaux d'électrodes négatives pour batteries Lithium-ion.

Résumé

The thesis work, presented in this manuscript, is devoted to the study of two new electrodes family used as negative electrode in Li-ion batteries : the antimonides transition metals Fe1-xNixSb2 (x= 0 ; 0.5 ; 1) and an titanium oxide named ramsdellite (Li2Ti3O7) which has a modification of the chemical formulation. The aim of this study is to identify and understand the electrochemical mechanism during the cycling of the battery. Both properties of these two family are very different, that‘s why the electrochemical behavior and also the field of application are totally different too. Several experimental and complementary techniques (X-Ray Diffraction; Mössbauer Spectroscopy, …) have been used in order to describe the starting materials and the phases obtained during the cycling. Electrochemical mechanisms obtained during the cycling are divided in two groups; first one the “insertion” mechanisms (solid solution inside ramsdellite materials), biphased type that formed intermediate phase (reaction spinel ↔ NaCl) never described in the literature (LixNiSb2, or Li4Fe0.5Sb2), the second one the “conversion” type (LixNiSb2 --> 2Li3Sb + Ni°). Reversibility, kinetic and stability of the intermediate phase are primary to control the performance of the battery.
Le travail de thèse présenté dans ce mémoire, est consacré à l’étude de deux nouvelles familles d’électrode négative pour batteries Li-ion : les antimoniures de métaux de transition Fe1-xNixSb2 (x= 0 ; 0.5 ; 1) et un oxyde de titane de type ramsdellite (Li2Ti3O7) de formulation modifiée. L’objectif de cette étude est d’identifier et de comprendre les mécanismes de réaction lors du cyclage de la batterie de ces deux familles de matériaux. Les propriétés physicochimiques de ces deux familles de composés sont très différentes, ce qui implique des comportements électrochimiques vis-à-vis du lithium et des domaines d’application également très différents. Des techniques de caractérisation complémentaires (diffraction des rayons X, spectroscopie Mössbauer, diffraction des rayons en température….) ont permis de parfaitement décrire les phases de départ ainsi que les phases formées lors du cyclage. Les mécanismes de réactions électrochimiques mis en évidence sont soit de type « insertion » (solution solide dans les ramsdellites), de type biphasé formant des phases intermédiaires (réaction spinelle ↔ NaCl) parfois non décrites dans la littérature (LixNiSb2, ou Li4Fe0.5Sb2) ou de type « conversion » (LixNiSb2 --> 2Li3Sb + Ni°). La réversibilité, la cinétique, la stabilité des intermédiaires de ces divers mécanismes conditionnent les performances de la batterie.
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  • HAL Id : tel-02426320 , version 1

Citer

Claire Villevieille. Matériaux d'insertion et/ou de conversion comme nouveaux matériaux d'électrodes négatives pour batteries Lithium-ion.. Chimie. Université Montpellier 2 Sciences et Techniques du Languedoc, 2009. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-02426320⟩

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