Etude de la stabilité des interfaces dans les batteries tout solide au lithium.

par Cédric Barcha

Projet de thèse en Chimie-Chimie des Solides et Sciences des Matériaux-25DCH1

Sous la direction de Christian Masquelier.

Thèses en préparation à Amiens , dans le cadre de Sciences, Technologie, Santé , en partenariat avec LRCS - Laboratoire de Réactivité et de Chimie des Solides (laboratoire) depuis le 23-11-2018 .


  • Résumé

    Il apparaît aujourd'hui que le verrou scientifique limitant le développement des accumulateurs au lithium « tout solide » n'est plus la conductivité ionique des électrolytes solides, mais la stabilité des interfaces électrode/électrolyte. Des études ont montré la réactivité de ces matériaux avec le lithium métallique ou encore avec les alliages Li-métal. Cette réactivité interfaciale ne concerne d'ailleurs pas que l'électrode négative mais également l'électrode positive puisque l'interface avec LiCoO2 et d'autres matériaux actifs positifs n'est pas stable non plus. Cela se traduit par la formation d'une interphase à partir des produits de la réaction, entraînant une forte augmentation d'impédance de la batterie et une perte des performances. Les problèmes d'interfaces dans les systèmes tout solide s'avèrent donc tout aussi complexes que dans les batteries Li-ion classiques. Il apparaît important maintenant de se focaliser sur les interfaces électrodes négatives métalliques / électrolytes solides. Mon travail consiste donc à réaliser une étude des interfaces entre un électrolyte solide à base de soufre et l'électrode négative de lithium métal, avec l'utilisation d'une couche ou interface protectrice par différentes voies pour l'électrode de lithium.

  • Titre traduit

    Studies of anode / electrolyte interfaces in all-solid-state lithium batteries.


  • Résumé

    It now appears that the scientific lock limiting the development of 'all solid state' lithium batteries is not the ionic conductivity of solid electrolytes, but the stability of the electrode / electrolyte interfaces. Studies have shown the reactivity of these materials with metallic lithium or with Li-metal alloys. This interfacial reactivity does not only concern the negative electrode but also the positive electrode since the interface with LiCoO 2 and other positive active materials is not stable either. This results in the formation of an interphase from the products of the reaction, resulting in a large increase of battery impedance and a loss of performance. The interface problems in all-solid-state systems are therefore just as complex as in conventional Li-ion batteries. It now seems important to focus on the negative metal electrodes / solid electrolyte interfaces. My job is therefore to carry out a study of the interfaces between a solid sulfur electrolyte and the lithium metal as negative electrode, with the use of a protective layer or interface by different ways for the lithium electrode.