Élaboration et optimisation d'une électrode positive composite gélifiée : études microstructurales et électrochimiques

• Auteur / Autrice : Delphine Guy
• Direction : Dominique Guyomard, Bernard Lestriez
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Science des matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences et technologies de l'information et des matériaux (Nantes)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Accumulateurs au lithium-polymère

Résumé

L'étude réalisée, en collaboration avec l'industriel Batscap, concerne l'élaboration et l'optimisation d'une électrode positive composite gélifiée à base du matériau actif Li1,2V3O8. Notre approche a consisté à examiner en détail la qualité de la dispersion de l'agent conducteur d'électrons (noir de carbone) dans l'électrode composite et à rendre celle-ci homogène en jouant sur les interactions avec le polymère. Des études microstructurales et morphologiques associées aux mesures de conductivité électronique et à l'analyse fine des courbes électrochimiques ont pu expliquer les différences de capacité obtenues pour des électrodes composites contenant le même matériau actif mais avec un environnement différent. Nous avons pu en particulier montrer la corrélation entre les performances électrochimiques des électrodes et leur conductivité électrique ainsi que définir quantitativement les facteurs influant celle-ci. Cette étude montre clairement que les limitations en cyclage de Li1,2V3O8 ne sont pas intrinsèques au matériau actif, comme cela été présupposé jusqu'alors, mais dépendent de l'environnement du matériau actif dans l'électrode composite. De plus, ces travaux ont conduit à proposer une nouvelle méthode de fabrication d'électrode positive efficace et stable.

The present study, in collaboration with Batscap industry, is focused on the elaboration and the optimization of gelled positive composite electrode based on Li1. 2V3O8 active material. Our strategy consisted in a detailed analysis of the electronic conducting agent (carbon black) dispersion into the composite electrodes. A homogeneous dispersion was achieved by playing on the polymer-carbon black interactions. Microstructural and morphological studies coupled with electronic conductivity measurements and electrochemical properties analysis were able to explain variations in the performance of positive electrodes with the same active material but with a different environment. In particular, we were able to show the correlation between the positive composite electrode performance and its electrical conductivity, as well as to quantitatively define factors playing on the electrical conductivity. This study clearly shows that cycling limitation of Li1. 2V3O8 is not due to active material itself but depends on the active material environment. Moreover, this work proposes a new processing route for more efficient and stable positive composite electrode.