Thèse soutenue

Optimisation d’électrodes de silicium pour batteries lithium-ion : nouveaux liants moléculaires et revêtements de coordination
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Nassima Kana
Direction : Bernard LestriezThomas Devic
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 13/12/2022
Etablissement(s) : Nantes Université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Sophie Cassaignon
Examinateurs / Examinatrices : Catherine Henry de Villeneuve, Jean-Pierre Bonnet
Rapporteurs / Rapporteuses : Sophie Cassaignon, Sophie Le Caër

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Parmi tous les matériaux actifs potentiels pour les électrodes négatives des batteries Li-ion, le silicium est considéré comme l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses capacités spécifiques et volumétriques élevées, environ 3600 mAh.gˉ¹ et 2200 mAh.cmˉ³ respectivement, ainsi que de son faible potentiel de fonctionnement (0,4 V vs. Li⁺/Li), de son abondance et de sa faible toxicité. Cependant, lors de la lithiation (formation de LiₓSi, x ~ 3.75) le silicium subit une expansion d'environ 280% de son volume initial qui induit de nombreux dommages à l'électrode tels que : i) la pulvérisation des particules de silicium,ii) l'instabilité de l'interface électrode-électrolyte (SEI) et iii) la perte de cohésion de l’électrode et de son adhésion avec le collecteur de courant. Pour pallier ces problèmes, nous proposons une nouvelle formulation d'électrode composite à base d’un liant naturel de type polyphénol, à savoir l'acide tannique. La très grande originalité de ce liant est qu’il permet de s’affranchir d’additif conducteur électronique carboné. D'autre part, nous explorons les propriétés d’un polymère de coordination en tant que revêtement de la surface du silicium, et son rôle potentiel de couche de passivation artificielle.