Contrôle de la morphologie d'un mélange de polymères lors de l'extrusion de films : application aux batteries lithium-polymère

par Mickaël Castro

Thèse de doctorat en Matériaux polymères et composites

Sous la direction de Christian Carrot.

Soutenue en 2004

à Saint-Etienne .


  • Résumé

    L'objet de ce travail est d'étudier et de mettre au point par extrusion deux films polymères entrant dans la fabrication d'une batterie lithium-polymère. Ces films sont basés sur un mélange de deux polymères incompatibles. Les propriétés opposées de ces polymères sont mises à profit conjointement lorsque le mélange adopte une morphologie co-continue. En préambule de l'étude de faisabilité des films par extrusion, ce travail propose l'étude du mélange binaire des polymères d'un point de vue morphologique et rhéologique. L'extraction sélective et la microscopie sont utilisées et les observations effectuées sont mises en parallèle avec les données rhéologiques du système. Le rapprochement entre la morphologie et la rhéologie du système a donné lieu à l'élaboration d'un modèle prédictif de l'évolution du module élastique G' aux basses fréquences. Le comportement particulier de ce mélange a également été comparé à celui des systèmes chimiques (gels). La seconde partie de ce travail décrit l'étude de faisabilité des films par extrusion. Des mesures de conductivité, résistivité et de tenue mécanique ont permis d'aboutir à une formulation adaptée au process. Le procédé de transformation développé au laboratoire a été transféré à l'échelle industrielle. Ce transfert s'est concrétisé par la fabrication des films d'électrolyte et de cathode entrant dans la confection d'une batterie lithium-polymère. L'extraction sélective, la microcopie, la calorimétrie différentielle, la spectrométrie mécanique et la thermogravimétrie ont été utilisées pour caractériser ces systèmes complexes. Suite à ce travail, les composants ont été testés avec succès dans une batterie lithium-polymère

  • Titre traduit

    Morphological control of a polymer blend during the extrusion of film : application to lithium-polymer battery


  • Résumé

    This work deals with the design engineering and the characterization of two polymer films made by extrusion. These films are the components of a lithium-polymer battery. They are based on a blend of two immiscible polymers. To take advantage of the opposite properties of the two components, the morphology of the blend must be cocontinuous. Before studying the process ability of such polymer films, morphological and rheological properties are investigated. The observations made by selective extraction and microscopy are compared with the rheological behaviour. Since no model has achieved a good prediction of the behaviour of the storage modulus, a new model has been developed to predict the evolution of G' at low frequencies. In a wider range of frequencies, this particular behaviour of the continuous structure has been assimilated with the chemical gelation of crosslinked networks. The second part of this work described the study of the process. Conductivity, resistivity measurements and mechanical characterization have been used to determine the composition of films. The process has been developed in the laboratory and transferred to the industrial site. It allows us to produce large amount of electrolyte and cathode films to build a lithium-polymer battery. Selective extraction, microscopy, differential calorimetry, mechanical spectrometry and thermogravimetry have been used to characterize these complex systems. Finally, batteries have been made to test successfully the different components, electrolyte and cathode

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Informations

  • Détails : 1 vol. (pagination multiple)
  • Notes : Thèse confidentielle jusqu'en 2016
  • Annexes : Bibliogr. p. 6/2-6/7

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  • Bibliothèque : Université Jean Monnet. Service commun de la documentation. Section Sciences.
  • Non disponible pour le PEB
  • Cote : TS 50720
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