Matériaux composites Si@C nanostructurés pour anodes de batterie Li-ion à haute densité d'énergie. Relations entre structure/morphologie et mécanismes de dégradation

par Antoine Desrues

Projet de thèse en Chimie

Sous la direction de Nathalie Herlin-boime et de Sylvain Franger.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Sciences Chimiques : Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes , en partenariat avec NIMBE - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux la Biomédecine et l'Énergie (laboratoire) , Laboratoire Edifices Nanométriques (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Le stockage de l'énergie est un levier important de la transition énergétique. Afin que des systèmes de stockage plus efficaces soient mis en place, il faut que tous les éléments des accumulateurs soient optimisés. Dans le cadre de cette thèse, les travaux porteront sur l'électrode négative. C'est une réaction de conversion avec le silicium qui y permet le stockage de l'énergie. Cependant, la mise en forme du matériau et ses propriétés structurales jouent beaucoup sur le vieillissement de la batterie. Cette thèse s'appuie sur des travaux déjà réalisés au laboratoire qui utilisent des nanoparticules cœur-coquille Si@C. D'un point de vue applicatif, le travail consistera à diminuer la capacité irréversible initiale, à conserver la percolation électronique entre les particules et à stabiliser l'interface entre l'électrolyte et le solide. D'un point de vue fondamental, il faudra comprendre l'influence des propriétés structurales et morphologiques sur le vieillissement des batteries avec des outils comme la spectroscopie d'impédence.

  • Titre traduit

    Composite Si@C nanostructured materials for high energy density Li-Ion batteries.


  • Résumé

    Energy storage is an important axis to work on, in the Energy transition. To sustain the demand in more efficient devices, all the elements of those devices need to be optimised. In this thesis work, research will cover the negative electrode. It is a conversion reaction with the silicium which allows energy storage here. However, the formulation of the materials and its structural properties have an impact in the ageing of the storage device. This thesis is based on works already done in the lab, using core shell nanoparticles Si@C. From a technological point of view, the work consists on decreasing the initial irrevesible capacity, on keeping the electronic percolation and on stabilising the solid-electrolyte interphase. From a theoretical point of view, it will be needed to understand the effect of structural properties on batteries ageing with tools like impedence spectroscopy.