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Etude multi-échelle des mécanismes de (dé)lithiation et de dégradation d'électrodes à base de LiFePO4 et de Silicium pour accumulateurs Li-ion
| Content Provider | Semantic Scholar |
|---|---|
| Author | Robert, Donatien |
| Copyright Year | 2013 |
| Abstract | Ces travaux ont permis d'approfondir les mecanismes de (de)lithiation et de vieillissement dans des electrodes a base de silicium et de LiFePO4 pour accumulateurs Li-ion a partir d'observations multi-echelles. Des cartographies de phases, autant a l'echelle de la particule qu'a l'echelle de l'electrode, ont ete menees par microscopie electronique mettant en evidence de fortes heterogeneites. Pour le silicium, la mise en place de cartographie unique par STEM/EELS, s'appuyant sur une base de donnees des pertes faibles d'alliages sensibles a l'air et au faisceau d'electrons, a permis de comprendre les mecanismes de lithiation a l'echelle du nanometre. L'etude de la premiere lithiation a montre des differences de mecanismes de reaction avec le lithium suivant deux facteurs : la taille des particules et les defauts au sein de celles-ci. Il a ete observe une composition d'alliage LixSi plus faible pour les nanoparticules que pour les microparticules. Les defauts dus notamment au broyage constituent des sites preferentiels de lithiation. En vieillissement, les nanoparticules subissent de profonds changements structuraux et morphologiques, passant d'un etat spherique cristallin (50 nm) a un reseau de fils amorphe (5-10 nm d'epaisseur) contenu dans une matrice de SEI. Pour le LiFePO4, il a ete clairement montre, par la combinaison de plusieurs techniques de microscopies electroniques (diffraction des electrons en precession, EFSD : Electron Forward Scattering Diffraction, EFTEM), que les particules de taille nanometrique (100-200 nm) etaient soit entierement lithiees soit entierement delithiees a l'equilibre thermodynamique. De fortes heterogeneites ont ete observees dans les electrodes fines comme dans les electrodes epaisses. A l'echelle des particules, l'analyse statistique de plus de 64000 particules a montre que les plus petites particules se delithient en premier. A l'echelle de l'agglomerat, les cartographies de phases ont revele un mecanisme " cœur-coquille " : la reaction debute de la surface vers le centre des agglomerats. A l'echelle de l'electrode, le front de propagation de phase se deplace suivant des chemins preferentiels de plus grandes porosites de la surface de l'electrode vers le collecteur de courant. La conductivite ionique au sein de nos electrodes est le facteur limitant. |
| File Format | PDF HTM / HTML |
| Alternate Webpage(s) | https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00924945/document |
| Language | English |
| Access Restriction | Open |
| Content Type | Text |
| Resource Type | Article |
