Caractérisation du mécanisme de la réaction d'échange P₂Na0. 70CoO₂ → O₂-LiCoO₂ et du système métastable T₂-Li₂/₃Co₂/₃Mn₁/₃O₂ comme matériau d'électrode positive dans les batteries au lithium

par Frédéric Tournadre

Thèse de doctorat en Sciences chimiques. Physicochimie de la matière condensée

Sous la direction de Claude Delmas.

Soutenue en 2003

à Bordeaux 1 .

mots clés

• Batteries lithium-ion
• Échange d'ions
• Oxydes

Résumé

Des matériaux d'électrode positive pour batteries Li-ion de structures atypiques ont été synthétisés par une réaction de chimie douce qui consiste en l'échange ionique du sodium par le lithium dans les composés lamellaires de type NaxMO2 (x = 2/3 ; M = Co, Co/Mn). Un modèle basé sur la nucléation-croissance au sein du matériau précurseur a été proposé afin d'expliquer le mécanisme de la réaction d'échange ionique. Une comparaison entre les diagrammes de diffraction des rayons X obtenus pour différentes structures lamellaires simulées d'après le mécanisme réactionnel proposé et une étude de la réaction d'échange suivie par diffraction des rayons X in situ ont permis dans le cas de O₂-LiCoO₂ de mettre en évidence les paramètres gouvernants la réaction. Le matériau substitué au manganèse T₂-Li₂/₃Co₂/₃Mn₁/₃O₂ a été synthétisé et caractérisé par diffraction des neutrons et diffraction électronique. La stabilité thermique de ce matériau a été étudiée, cette étude a montré la formation à 450°C d'une phase de même composition mais de structure différente. Les propriétés électrochimiques de ces matériaux et les modifications structurales observées au cours du cyclage électrochimique ont été caractérisées.

Titre traduit

Characterization of the mechanisme of the P₂Na0. 70CoO₂ → O₂-LiCoO₂ exchange reaction and of the metastable system T₂-Li₂/₃Co₂/₃Mn₁/₃O₂ as positive electrode material for lithium batteries

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