Influence de la structure et de la microtexture sur l'insertion electrochimique du lithium dans des carbones desordonnes

par Sophie Gautier

Thèse de doctorat en Sciences et techniques

Sous la direction de François Béguin.

Soutenue en 1999

à Orléans .

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  • Résumé

    La demande de miniaturisation des equipements portables (telephones mobiles, micro-ordinateurs, cameras video), impose de developper des batteries rechargeables a haute densite d'energie. Les batteries lithium-ion apparaissent comme les systemes les plus prometteurs en raison du potentiel d'oxydoreduction tres faible du lithium et de sa faible masse volumique. Leurs performances dependent principalement de l'aptitude des materiaux d'electrode a pieger de grandes quantites de lithium. Dans les batteries actuellement commercialisees, l'electrode positive est un oxyde de metal de transition et l'electrode negative est en graphite. Cette etude est consacree a l'utilisation de carbones desordonnes comme materiaux d'electrode negative. Le taux d'insertion reversible du lithium dans ces carbones est plus eleve que dans le graphite. Cependant ils montrent une importance capacite irreversible, une forte polarisation et une cyclabilite mediocre. Avant toute application industrielle, il est donc indispensable d'ameliorer leurs caracteristiques electrochimiques. Ces dernieres dependent essentiellement de la composition chimique de surface et de l'organisation multiechelles des carbones, lesquelles sont liees aux conditions de pyrolyse des precurseurs. Dans ce travail, nous avons etudie l'evolution des capacites d'insertion/desinsertion du lithium en fonction des temps de sejour durant la precarbonisation et la carbonisation, en appliquant ou non des contraintes mecaniques. Des post-traitements sous vide ou sous hydrogene nous ont permis de montrer le role joue par la microtexture et la fonctionnalite de surface sur la capacite irreversible. En completant les differentes proprietes physico-chimiques et electrochimiques par les informations fournies par la rmn du lithium et l'analyse des cliches de microscopie electronique, il a ete possible de proposer un schema reactionnel appele le modele du corridor pour expliquer l'insertion du lithium dans ces carbones desordonnes.

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Informations

  • Détails : 148 p.
  • Annexes : 131 ref.

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  • Bibliothèque : Université d'Orléans. Service commun de la documentation.Section Sciences.
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