Magnétisme de quelques oxydes bidimensionnels de la famille AMO2 (A=Li, Na ; M=Ni, Fe, Co)

• Auteur / Autrice : Eric Chappel
• Direction : Gérard Chouteau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance en 2000
• Etablissement(s) : Université Joseph Fourier (Grenoble ; 1971-2015)

Mots clés

Mots clés libres

Physique

Etat condense

Structure electronique. Proprietes electriques. Magnetiques et optiques

Aimantation

Rpe

Diffraction neutron

Susceptibilite magnetique

Effet composition

Amas magnetique

Metamagnetisme

Transition magnetique

Cristal lamellaire

Application

Materiau electrode

Batterie

Lithium oxyde

Sodium oxyde

Metal transition compose

Oxyde

Compose ternaire

Etude experimentale

Résumé

Ce memoire de these presente une etude des proprietes magnetiques de quelques oxydes lamellaires de la famille amo 2 (a=li, na ; m=ni, fe, co) qui presentent par ailleurs des applications en tant que materiaux d'electrodes positives dans les batteries lithium-ion. Parmi ces composes, linio 2 avait deja fait l'objet de nombreuses etudes magnetiques mais la grande disparite des resultats obtenus n'avait permis de degager aucun consensus quant a la nature de son etat fondamental. Afin d'ameliorer les performances des batteries, les chimistes du solide ont considerablement ameliore les conditions de synthese et de caracterisations physico-chimiques au cours de ces dernieres annees. Il s'est revele que l'ecart a la stchiometrie des materiaux etudies avait des consequences dramatiques a la fois sur les proprietes magnetiques et electrochimiques. Dans un premier temps, les proprietes magnetiques du compose nanio 2 parfaitement lamellaire ont donc ete etudiees par rpe, diffraction neutronique et mesures d'aimantation a hauts champs et de susceptibilite en champs faibles. Nanio 2 est un af de type a qui presente un ordre orbital de type ferro pour t<210\c du a l'effet jahn-teller cooperatif des ions ni 3 + de spin s=1/2. Une etude detaillee des phases li 1 xni 1 + xo 2 en fonction de la concentration x nous a permis de montrer le role fondamental des ions ni excedentaires qui forment des clusters magnetiques. Nous proposons un modele original de frustration induite par les clusters pour x petit qui rend compte de toutes les donnees experimentales. Nous abordons finalement les effets de la substitution cationique du cobalt dans lifeo 2 et du fer dans linio 2. Nous montrons que le fer sur le site du lithium ne participe pas a la formation de clusters magnetiques. Dans tous les cas, la valeur et le signe des interactions ont ete estimes.