Caracterisation des composes lamellaires en vue d'utilisation comme cathode d'insertion dans les microbatteries

Characterization of layered compounds and application as cathodic material in lithium microbatteries

• Auteur / Autrice : ABDELHAKIM KHELFA
• Direction : Minko Balkanski
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences appliquées
• Date : Soutenance en 1992
• Etablissement(s) : Paris 6

Résumé

Le but de ce travail est l'etude de materiaux lamellaires en couches minces et leur application comme electrode d'intercalation du lithium dans les generateurs electrochimiques solides. Les composes d'indium de selenium et de graphite fluore sont consideres. Une etude systematique des conditions de croissance des films inse par la methode d'evaporation flash a ete menee en fonction des temperatures de substrat et de recuit et de la stchiometrie des charges in#1##xse#x. Les films d'inse monophases sont obtenus par evaporation de la poudre in#0#. #4#6se#0#. #5#4. Le degre de cristallinite des films a ete etudie en fonction des temperatures de substrat et de recuit. Les diagrammes de diffraction des rayons-x montrent l'evolution de la morphologie des couches minces amorphes et polycristallines; pour les films recuits a 580 k on observe une texture importante et une orientation preferentielle. Les mesures d'absorption donnent l'evolution de la bande interdite en fonction des conditions de croissance: eg=1,33 ev pour un film d'inse monophase. La caracterisation electrique des films amorphes montrent que la conduction se fait par saut d'electrons dans les etats localises pres du niveau de fermi, une loi en t##1#/#4 de la conductivite est observee en courant continu. Dans les films polycristallins, la conduction electrique se fait par saut d'electrons au travers des barrieres de potentiel situees dans l'espace intergrains. Les mesures electrochimiques sur les composes inse et cf#1#,#1#3 ont ete menees sur des generateurs au lithium. Les caracteristiques thermodynamiques et cinetiques de l'insertion du lithium sont obtenues lors de la decharge galvanostatique. Le systeme li/li#xinse donne une f. E. M de 1,5 v et le coefficient de diffusion varie entre 10##1#3 et 10##1#5 cm#2s##1 dans le domaine 01. Les cellules li/cf#1#,#1#3 ont une tension initiale de 3,5 v, on note une decroissance monotone de la tension en fonction du taux d'insertion x. Le coefficient de diffusion varie entre 10##7 et 10##9 cm#2s##1 dans le domaine 01. Des microbatteries tout solide li/b#2o#3+li#2o/inse ont ete fabriquees par evaporation flash. La densite specifique d'un tel dispositif est evaluee a 280 wh/l