Thèse soutenue

Etude de la fiabilité de microbatteries à l'état tout solide au lithium
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Auteur / Autrice : Nathanaël Grillon
Direction : Gaël GautierEmilien BouyssouSebastien Jacques
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Electronique
Date : Soutenance le 18/11/2015
Etablissement(s) : Tours
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (Centre-Val de Loire)
Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Laboratoire GREMAN (Tours)
Laboratoire : École polytechnique universitaire (Tours)
Jury : Président / Présidente : Dominique Guyomard
Examinateurs / Examinatrices : Hélène Fremont
Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvain Franger, Hervé Martinez

Résumé

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Pour répondre aux exigences de la miniaturisation des dispositifs microélectroniques, des systèmes innovants de stockage de l’énergie voient le jour et sont en mesure de franchir la phase d’industrialisation à grande échelle. L’objectif de la thèse est de réaliser l’étude approfondie de la fiabilité de microbatteries à base de LiCoO2 développées selon une approche « tout solide ». A partir de l’analyse des performances du système en fonctionnement, le vieillissement des microbatteries a été caractérisé en stockage et en cyclage électrochimique. Par le biais d’une fonction exponentielle adaptée de la loi de probabilité de défaillance de Weibull, le vieillissement des microbatteries a pu être modélisé. Finalement, un outil mathématique dédié à la prédiction de la durée de vie des dispositifs en application a pu être développé. Par ailleurs, grâce au concours de la caractérisation électrochimique des différentes couches et interfaces du système ainsi que d’une méthodologie de lecture des courbes de décharge galvanostatique, la source principale de défaillance a été identifiée. La convergence des résultats a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de l’électrode positive de LiCoO2 sur les mécanismes conduisant au vieillissement des microbatteries. Dès lors, un scénario de défaillance et des perspectives d’amélioration des performances en fiabilité ont été proposés.