| Description: |
Cette thèse s’intéresse au matériau Li2MnO2F en tant qu’électrode positive dans les batteries Li-ion. Il délivre une capacité réversible expérimentale d’environ 300 mAh.g-1, et une densité d’énergie massique proche de 900 Wh.kg-1, mais la chute trop importante des performances en cyclage limite son application.Les mécanismes de dégradation du matériau ont été identifiés par une étude d’Absorption des Rayons X (XAS). L’utilisation de techniques d’analyses chimiométriques a permis de séparer et de quantifier les contributions anionique et cationique à la capacité, en particulier au 1er cycle. Le vieillissement du matériau a lieu en deux étapes, avec une oxydation irréversible de l’oxygène dans un premier temps, suivi de la limitation de l’activité électrochimique du manganèse dans un second temps, notamment à cause de la dissolution du matériau actif, de la corrosion du collecteur de courant, et de l’augmentation de l’impédance des interfaces. En particulier, la surface du matériau devient résistive durant le cyclage, possiblement par un mécanisme de densification cationique en lien avec la migration du manganèse et la formation de lacunes d’oxygène. La dégradation de l’électrolyte à haut potentiel est importante et du CO2 est libéré en quantité significative à chaque cycle par l’oxydation du carbonate d’éthylène, contribuant à la formation d’espèces résistives à la surface des électrodes. La forte réactivité des interfaces est par ailleurs accentuée par la nécessité de nanostructurer le matériau pour compenser sa faible conductivité intrinsèque, augmentant par conséquence sa surface spécifique et diminue la densité volumique des électrodes.Plusieurs solutions à ces problématiques ont été explorées tout en devant concilier avec la métastabilité et la sensibilité à l’air du matériau. La morphologie du matériau a été optimisée par broyage et pulvérisation séchage, dans l’objectif de former des particules secondaires sphériques et denses, objectif qui a été atteint, sans pour autant améliorer les performances ... |