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Des nanotitanates de sodium aux dioxydes de titane : électrode négative à base de TiO2(B) nanométrique pour accumulateur lithium-ion
Le dioxyde de titane, connu pour ses applications dans les domaines de la photoactivité et du photovoltaïque, est aussi un candidat d électrode négative pour batteries lithium-ion. Les variétés anatase et TiO2(B) sont les plus prometteuses. Leurs capacités sont respectivement de 0,50 et 0,75 Li+ par...
| Auteurs principaux : | , , |
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| Collectivités auteurs : | , , |
| Format : | Thèse ou mémoire |
| Langue : | français |
| Titre complet : | Des nanotitanates de sodium aux dioxydes de titane : électrode négative à base de TiO2(B) nanométrique pour accumulateur lithium-ion / Thomas Beuvier; sous la direction de Luc Brohan ; co-direction de Mireille Richard-Plouet |
| Publié : |
[S.l.] :
[s.n.]
, 2009 |
| Description matérielle : | 1 vol. (192 p) |
| Condition d'utilisation et de reproduction : | Publication autorisée par le jury |
| Note de thèse : | Thèse de doctorat : Sciences des matériaux : Nantes : 2009 |
| Sujets : | |
| Documents associés : | Autre format:
Des nanotitanates de sodium aux dioxydes de titane Reproduit comme: Des nanotitanates de sodium aux dioxydes de titane |
| Particularités de l'exemplaire : | BU Sciences, Ex. 1 : Titre temporairement indisponible à la communication |
| Résumé : | Le dioxyde de titane, connu pour ses applications dans les domaines de la photoactivité et du photovoltaïque, est aussi un candidat d électrode négative pour batteries lithium-ion. Les variétés anatase et TiO2(B) sont les plus prometteuses. Leurs capacités sont respectivement de 0,50 et 0,75 Li+ par motif de TiO2. Sous forme nanométrique, elles présentent des densités d énergie et de puissance accrues. L objet de ce travail de thèse concerne la synthèse par chimie douce de dioxydes de titane nanométriques selon la méthode développée initialement par Kasuga et al. et leur caractérisation. La méthode en trois étapes génère successivement deux intermédiaires tels que (i) le titanate (NaOH)xTiO2(H2O)y (x = 0,3-0,5 et y = 0,4-0,7) par reflux, et (ii) l acide titanique TiO2(H2O)z (z = 0,7-0,8) après échange ionique, et finalement, après recuit, (iii) le TiO2 de morphologie proche de celle du titanate précurseur. Quatre titanates de sodium ont été identifiés, trois structures lamellaires, se différenciant par leur morphologie (nanotubes, semi-nanotubes et nanorubans) et une structure amorphe s apparentant à des nanosphères. Après échange ionique et recuit, les nanotubes et les nanosphères se transforment en anatase, les semi-nanotubes en un mélange d anatase et de TiO2(B), et les nanorubans en TiO2(B) exclusivement. La quantification par spectroscopie Raman du ratio anatase/TiO2(B) a été développée en calibrant les intensités avec les résultats d électrochimie. Enfin, les nanorubans de TiO2(B) ont été testés au sein de demi-batterie lithium métal. Les performances sont prometteuses avec une capacité réversible de 200 mAh.g-1 à C/3 (soit 0,6 Li+ par TiO2) et de 100 mAh.g-1 à C/15. Titanium dioxide, well-known for its applications in the field of the photoactivity and the dye sensitized solar cells, is also a promising candidate as a negative electrode for lithium-ion batteries. Anatase and TiO2(B) varieties are the most interesting ones, with electrochemical intercalations of 0.50 and 0.75 Li+ per TiO2 respectively. In nanometric sizes, these varieties exhibit higher energy and power densities. This study is focused on the synthesis of nanometric titanium dioxides by a soft chemistry way first developed by Kasuga et al. The three step method generates successively intermediates such as (i) titanate (NaOH)xTiO2(H2O)y (x = 0,3-0,5 et y = 0,4-0,7) by reflux treatment and (ii) titanic acid TiO2(H2O)z (z = 0,7-0,8) after ionic exchange and finally, after thermolysis, (iii) TiO2 with the same morphologies as the titanate precursors ones. Four types of sodium titanates were identified, three lamellar structures (nanotubes, semi-nanotubes and nanoribbons) and an amorphous nanosphères-like one. After ion exchange and annealing, nanotubes and nanospheres transform into anatase at 400°C and 500°C respectively, semi-nanotubes in a mixture of anatase and TiO2(B), and nanoribbons condense into TiO2(B) exclusively at around 400°C. The quantification of the anatase/TiO2(B) ratio by Raman spectroscopy was obtained by calibrating the intensity using electrochemistry. Finally, nanoribbons of TiO2(B) were tested in half lithium metal cells. They exhibit promising performance with a reversible capacity of 200 mAh.g-1 at C/3 (i.e. 0.6 Li+ per TiO2) and 100 mAh.g-1 at C/15. |
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| Variantes de titre : | From sodium nanotitanates to titanium dioxydes : nanométric negativ based TiO2(B) electrode for lithium-ion batteries |
| Bibliographie : | Bibliogr. |