Caractérisation de nanomatériaux C-LiFePO4 optimisés pour matériaux d'electrode positive pour batteries lithium - ionDétermination du mécanisme de désintercalation / intercalation du lithium à partir de ces matériaux

Characterization of optimized C-LiFePO4 nanomaterials as positive electrodes for lithium - ion batteries : study of the lithium deintercalation / intercalation mechanism

• Auteur / Autrice : Magali Maccario
• Direction : Claude Delmas, Laurence Croguennec
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences chimiques. Physicochimie de la matière condensée
• Date : Soutenance en 2007
• Etablissement(s) : Bordeaux 1

Mots clés

Mots clés libres

LiFePO4

Olivine

Phosphates

Batteries lithium - ion

Diffraction des rayons X

Microscopie électronique haute résolution

Spectroscopie Mössbauer

Performances électrochimiques

Résumé

Des nanomatériaux C‑LiFePO4 d’électrode positive pour batteries lithium-ion ont été synthétisés dans différentes conditions de synthèse (rapport Li/Fe, température, traitement thermique), apre��s mécano-activation du mélange des précurseurs. Une étude des propriétés physico-chimiques et structurales de différents matériaux C-LiFePO4 a été réalisée par les techniques classiques de la Chimie du Solide et de la Science des Matériaux : diffraction (X, neutrons et électrons), spectroscopies (Mössbauer, IR, Raman, …) et microscopie (MEB et MET-HR) de façon à essayer de déterminer le (les) facteur(s) clé(s) à de bonnes performances électrochimiques en batteries au lithium. La combinaison des analyses des matériaux désintercalés par DRX et MET-HR nous a permis de proposer le mécanisme dit “domino-cascade” pour expliquer la désintercalation / intercalation rapide du lithium dans ces matériaux « LixFePO4 » et donc leurs bonnes performances électrochimiques en batteries lithium-ion. L’effet des cyclages longue durée à différentes températures a également été étudié.

Nanomaterials C‑LiFePO4 for use in lithium – ion batteries such as positive electrode were synthesized with various conditions (Li/Fe ratio, temperature, thermal treatment), after mechano-chemical activation of the precursors mixture, a physico-chemical and structural study was done with Solid Chemistry and Material Sciences techniques such as diffraction (X-Ray, neutrons and electrons), spectroscopy (Mössbauer, IR, Raman,. . . ) and microscopy (SEM and HR-TEM) to determine key factor(s) to good electrochemical performance in lithium – ion batteries. X-Ray diffraction and HR-TEM combination allows to propose the “domino-cascade” mechanism to explain the quick lithium deintercalation / intercalation mechanism in “LixFePO4” and thus the good electrochemical performances in lithium – ion batteries. Long range cyclings were also studied at various temperatures.