Amélioration des performances des microbatteries au lithium : corrélation entre la structure locale et la conductivité ionique d’électrolytes solides amorphes

par Benoit Fleutot

Thèse de doctorat en Physico-Chimie de la Matière Condensée

Sous la direction de Brigitte Pecquenard et de Alain Levasseur.

Soutenue le 14-12-2010

à Bordeaux 1 , dans le cadre de École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde) .

Le président du jury était Claude Delmas.

Le jury était composé de Claude Delmas, Arnaud Etcheberry, Sylvain Franger, Annie Pradel, Hervé Martinez, Pierre Bouillon.

Les rapporteurs étaient Arnaud Etcheberry, Sylvain Franger.


  • Résumé

    Les microbatteries sont des microsources d’énergie adaptées à l’alimentation des microsystèmes tels que l’horloge à temps réel des téléphones portables, les étiquettes intelligentes RFID…. Pour pouvoir être considéré comme un composant classique de la microélectronique, la microbatterie doit être compatible avec le processus de soudure de type solder-reflow qui atteint une température de 260 °C pendant quelques secondes. Au cours de cette thèse, nous nous sommes focalisés sur l’étude de couches minces de LiPON (oxynitrure de phosphate de lithium) utilisé comme électrolyte solide qui est le matériau limitant pour une application à basse température en établissant des relations entre sa composition, sa structure et ses performances électriques. Ayant observé une baisse des performances après traitement thermique, nous avons proposé un matériau présentant une meilleure stabilité. Nous avons également étudié la compatibilité des autres couches ainsi que l’empilement complet de la microbatterie vis-à-vis du solder-reflow.

  • Titre traduit

    Improvement of lithium microbatteries performances : correlation between local structure and ionic conduction of amorphous solid electrolytes


  • Résumé

    Microbatteries are energy sources well-adapted to power microsystems such as the real time clock of mobile phones, smart tags RFID. To be considered as a microelectronic component, the microbattery must be compatible with the solder-reflow process which reaches a temperature of 260 °C during few seconds. During this Ph-D, various thin films of LiPON (lithium phosphate oxynitride) used as amorphous solid electrolyte have been prepared by sputtering. As this material presents limited performances for an application of the microbattery at low temperature, we have investigated the influence of its composition and local structure on its electrical performances. In addition, a decrease of its performances has been noticed after solder-reflow. In this work, we have proposed a new material, much more thermally stable. Finally, we have studied the compatibility of other active layers as well as the all-solid-state microbattery towards the solder-reflow.


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