Compréhension et gestion des phénomènes limitants au sein d'une batterie Li-ion – Application au véhicule électrique

par Anshuman Agrawal

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Sylvain Franger.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne) , en partenariat avec Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d'Orsay (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Des électrodes de différents grammages et de différentes composition (surcalandrées ou non) seront cyclées en décharge, puis la réponse électrochimique sera interprétée en termes de capacité restituée en fonction du régime de décharge, de courbes potentiel vs capacité, et à l'aide d'une approche basée sur un modèle semi-empirique (thèse précédente). De plus, ces résultats seront appuyés par des approches complémentaires, avec entre autres de la microscopie électronique à balayage pour la visualisation de la microstructure et de la porosité (découpes FIB + reconstruction 3D pour une visualisation tridimensionnelle de l'intérieur des électrodes et un affinement du modèle utilisé pour le comportement électrochimique de ces électrodes), des études de la surface spécifique, du cyclage en température permettant de faire varier les coefficients de diffusion ou encore l'étude de l'homogénéité des enductions à l'aide de cartographies de résistivité obtenues par des mesures quatre pointes. Une partie du travail consistera également à discriminer les sources de limitations (électroniques/ioniques) en fonction des matériaux actifs, par spectroscopie d'impédance.

  • Titre traduit

    Understanding and mangement of the limiting processes in Li-ion batteries – Application to electric vehicle


  • Résumé

    Electrodes of different weights and different compositions will be cycled (charge/discharge), and electrochemical response will be discussed in terms of capacity depending on the charge/discharge rate, potential curves vs. capacity, using an approach based on semi-empirical models. Moreover, these results are supported by complementary approaches, with the aid of scanning electron microscopy for visualization of the microstructure and porosity (FIB + 3D reconstruction used for a three-dimensional visualization) of the electrodes, and to refine the electrochemical model. This is based on specific surface studies, varying the diffusion coefficients upon cycling and the study of uniformity of coatings using resistivity mapping obtained by four probe measurements. Part of the work will also identify the sources of limitations (electronic / ionic) based on active materials by electrochemical impedance spectroscopy.