Mécanosynthèse en milieu liquide de composés graphite-lithium superdenses, de graphite très anisométrique et de maghémite supportée ou non sur graphite

par Raphaël Janot

Thèse de doctorat en Sciences et génie des matériaux

Sous la direction de Daniel Guérard.

Soutenue en 2001

à Nancy 1 , en partenariat avec Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques (autre partenaire) .

mots clés

• Graphite -- Composés
• Lithium -- Composés
• Composés d'insertion
• Mécanosynthèse
• Maghémite

Résumé

De nouveaux matériaux anodiques pour les batteries lithium-ion ont été préparés par mécanosynthèse. Dans le cas de la synthèse de composés graphite-lithium, un composé d'intercalation de stoechiométrie LiC3 est obtenu par broyage en milieu liquide. La mécanosynthèse est la première technique qui permet de préparer un composé aussi riche en lithium stable dans les conditions ambiantes. Le broyage de graphite seul en milieu liquide a également été étudié. En utilisant un broyeur planétaire, il est possible de préparer du graphite très anisométrique (facteur de forme voisin de 100) à partir d'un simple graphite naturel. Ce graphite est intéressant du point de vue électrochimique, puisqu'il présente une faible perte irréversible lors de la première charge. Enfin, par simple broyage de fer en milieu aqueux, des nanoparticules de maghémite ont été synthétisées. Ces dernières ont été dispersées sur du graphite anisotrope et les propriétés électrochimiques des composites ont été examinées.

Titre traduit

Ball-milling in liquid media of superdense graphite-lithium compounds, of very anisometric graphite and of maghemite deposited or not on graphite

Résumé

New anodic materials for lithium-ion batteries are prepared by ball-milling. In the case of the graphite-lithium compounds synthesis, an intercalation compound with a LiC3 stoechiometry is obtained by grinding in liquid media. The ball-milling is the first technique, which allows to prepare a compound richer in lithium than the classical LiC6 and stable under ambient conditions. Ball-milling of natural graphite in liquid media was also studied. The use of a planetary ball-mill allows to prepare very anisometric graphite particles (geometrical anisotropy around 100). This graphite is interesting from the electrochemical point of view, since the corresponding irreversible capacity during the first charge is low. Finally, maghemite (γ Fe2O3) nanoparticles are synthesized by milling of iron powder within water. These grains are dispersed on anisometric graphite and the electrochemical properties of such composites are investigated.