Formulation et mécanismes de vieillissement d'éléctrodes negatives à base de Silicium et de Graphite pour batteries Li-ion à haute densité d'énergie - Xiong Jianhan (2021)
Pour accroître l autonomie des véhicules électriques, il est nécessaire d augmenter la densité d énergie des batteries Li-ion. Le silicium (Si) est un matériau actif d électrode négative très prometteur par sa grande capacité spécifique théorique, supérieure à celle du graphite (Gr), qui est le matériau actuellement utilisé. Néanmoins, le silicium souffre d une variation volumique importante lors de son fonctionnement, provoquant les dégradations mécaniques de l électrode et chimique de l électrolyte. La gestion des variations de volume et des réactions à l interface électrode/électrolyte sont les verrous technologiques à lever. De ce fait, l optimisation de la formulation de l électrode est critique pour résoudre ou atténuer ces problématiques. L approche choisie ici consiste à utiliser : (i) un mélange Si/Gr permettant de réduire la variation de volume moyenne de l électrode tout en gardant une densité d énergie attractive, (ii) le liant acide polyacrylique (PAAH1-xLix) en modulant son degré de neutralisation, et (iii) un électrolyte spécifique riche en fluorocarbonate de propylène. Les propriétés rhéologiques des encres d électrode ont été soigneusement ajustées en fonction du pH imposé par le liant et des électrodes homogènes de grammages pertinents pour l application industrielle ont été obtenues. Les analyses physico-chimiques des électrodes avant et pendant le cyclage ainsi que les mécanismes de vieillissement caractérisés aux différentes échelles par MEB, EIS, MET-EELS et RMN, montrent que le taux de neutralisation du liant est un paramètre crucial vis-à-vis des propriétés et des performances de l électrode
Keywords: Batteries lithium-ion; Silicium; Graphite; Véhicules électriques Innovation; --; Thèses et écrits académiques