Poster De Conférence Année : 2022

Poster pour les journées Scientifiques de l'ISEC

Résumé

Les accumulateurs Lithium-ion sont les systèmes rechargeables permettant d'atteindre des densités d'énergie stockées les plus élevées de tous les systèmes rechargeables commercialisés. Actuellement, les matériaux conventionnels sont des oxydes mixtes ou des composés polyanioniques cristallins qui présentent des performances électrochimiques limitées [1]. Par conséquent, il est important de pouvoir développer de nouveaux matériaux actifs d'électrode positive combinant grande capacité spécifique et haut potentiel de fonctionnement tout en répondant à des contraintes de dangerosité et de viabilité économique. Ainsi, des études se sont portées sur des matériaux amorphes et plus particulièrement sur les verres d'oxydes. Leur structure désordonnée et ouverte permettrait d'obtenir de nombreux sites d'accueil pour les cations, ce qui par extension amènerait à de grandes capacités spécifiques théoriques [2]. Le caractère isotrope du verre ainsi que la souplesse de son réseau polymérique pourraient permettre une plus grande mobilité des cations au sein de la structure comparativement à des matériaux cristallins de même composition [3]. Néanmoins, la littérature actuelle se base grandement sur des verres à base de vanadium dont les précurseurs posent des problématiques de toxicité. Afin de s'affranchir de cette contrainte, certaines études ont été menées sur l'élaboration de vitrocéramiques dans le système Li2O-Fe2O3-SiO2 présentant des conductivités électriques élevées de l'ordre de 10-2 - 10-4 S.cm-1 à température ambiante [4]. D'autres vitrocéramiques basées sur des systèmes quaternaires Li2O-Fe2O3-MnO2-SiO2 ont montré des capacités spécifiques intéressantes de l'ordre de 360 mAh/g lors des premiers cycles de charge/décharge [5]. C'est dans ce contexte et à la suite d'un travail de formulation et d'élaboration que des verres et vitrocéramiques de silicates contenant du lithium et des métaux de transition (Fe, Mn, Ni) ont été réalisées. Ces derniers ont été synthétisés à partir de mélanges de poudres d'oxydes en prenant en considération la valeur de capacité spécifique théorique du matériau et le ratio Li/M de tel sorte à ce qu'il soit ≥ 1. Après élaboration par fusion-trempe sous air, la microstructure des matériaux a été étudiée (DRX, MEB-EDS, ATD) ainsi que leurs propriétés électriques (EIS) . Ils ont ensuite été préparés afin d'être mis sous forme d'électrode puis assemblés dans des piles boutons face à du lithium métal. Enfin, leurs performances électrochimiques ont été évaluées (cyclage) et des premières interprétations concernant les mécanismes de lithiation/délithiation pour ces matériaux ont été proposées.

Fichier non déposé

Dates et versions

cea-04170023 , version 1 (25-07-2023)

Identifiants

  • HAL Id : cea-04170023 , version 1

Citer

Taos Guyot, Julia Agullo, Sebastien Martinet. Poster pour les journées Scientifiques de l'ISEC. Journées Scientifiques de l'ISEC, Sep 2022, CEA Marcoule, France. 2022. ⟨cea-04170023⟩
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