Etude des mecanismes de croissance d'agregats dendritiques produits au cours des cyclages dans les batteries au lithium a electrolyte polymere

par CLAIRE BRISSOT

Thèse de doctorat en Sciences appliquées

Sous la direction de Michel Rosso.

Soutenue en 1998

à l'EP .

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  • Résumé

    La batterie au lithium tout solide a electrolyte polymere est une des technologies les plus prometteuses en vue d'une utilisation dans les vehicules electriques. Cependant, l'utilisation d'une anode en lithium metallique, qui a une capacite theorique elevee, est limitee par l'apparition de dendrites pendant la charge de la batterie. L'objet de cette these est d'ameliorer la comprehension de ce phenomene. Le travail presente ici s'appuie sur les connaissances du laboratoire de physique de la matiere condensee de l'ecole polytechnique sur la formation d'arborescences metalliques par electrolyse en solution aqueuse et, en particulier, d'un modele propose par chazalviel pour expliquer ce phenomene. L'approche experimentale adoptee pour observer la croissance des dendrites dans des cellules electrochimiques lithium/(poe)n-litfsi/lithium a permis de caracteriser cette croissance in situ au cours des polarisations. Notre travail montre que les croissances dendritiques obtenues a forte densite de courant (regime semi-infini), sont compatibles avec les predictions du modele de chazalviel, en particulier la vitesse des dendrites est comparable a la vitesse de migration des anions dans le champ electrique. Trois methodes optiques ont permis de mettre en evidence l'existence de gradients de concentration devant les dendrites, demontrant la correlation entre variations de concentration ionique dans l'electrolyte et croissance dendritique. A faible densite de courant (regime stationnaire), la couche de passivation a un role preponderant sur le demarrage de la croissance. Au cours des cyclages des cellules, l'electrode et l'electrolyte se degradent, ce qui accelere le processus de croissance dendritique (demarrage plus tot et vitesse de croissance superieure a la vitesse de migration des anions). Dans ce manuscrit, nous avons systematiquement compare nos resultats aux mesures realisees sur des cellules de geometrie plus proche des systemes reels, assemblees a l'edf.


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  • Détails : 174 P.
  • Annexes : 231 REF.

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