Synthèse, étude et optimisation de matériaux d'électrode positive pour batteries au lithium Li1+[alpha]V3O8, Li4VO(PO4)2 : des précurseurs au matériau actif

• Auteur / Autrice : Matthieu Dubarry
• Direction : Dominique Guyomard, Joël Gaubicher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Nanotechnologie

Accumulateurs au lithium-polymère

Résumé

Une partie de ce travail porte sur l'étude de la nature du gel précurseur de Li1,1V3O8 d'une part, et des processus de formation du matériau anhydre d'autre part. Les composantes solide et liquide du gel présentent la même stœchiométrie 1,1Li/3V. Après séchage à 90ʿC, des oxydes de vanadium lithiés hydratés sont obtenus mais avec des teneurs en eau différentes. Ces composantes conduisent à Li1,1V3O8 pur après traitement thermique à 580ʿC, mais avec une granulométrie et une capacité en cyclage spécifiques. Ces résultats permettent d'établir la nature du xérogel précurseur de Li1,1V3O8 et les mécanismes de formation de Li1,1V3O8 anhydre. D'autre part de nouvelles méthodes de synthèse permettant d'obtenir le précurseur gélifié plus vite et/ou un Li1,1V3O8 avec de meilleures performances électrochimiques ont été explorées. Enfin une étude portant sur la synthèse, la morphologie, la structure et le comportement électrochimique singulier d'un nouveau phosphate de vanadyle a été effectuée.

Li1. 1V3O8 can be obtained upon firing a gel precursor at a temperature as low as 300ʿC. It is shown that both the liquid and solid components of the gel have the 1,1Li/3V stoichiometry but that they crystallize into different compounds at room temperature. These compounds later lead to lithium vanadium oxide hydrates with different water contents and/or grain sizes on heating. Upon firing at 580ʿC for 10 hours, both samples that come from the liquid and the solid parts of the gel give pure Li1. 1V3O8 but with different grain sizes and electrochemical behavior. Other new synthesis routes have been explored leading faster to the gel precursor and/or to anhydrous Li1. 1V3O8 with better electrochemical performance. Finally a new vanadyl phosphate which present a singular electrochemical behavior was investigated in terms of synthesis, morphology, structure and Li insertion/deinsertion behavior.