Origine de la perte de capacité de nanograins d'oxyde de vanadium pour batterie au lithium : influence du greffage moléculaire

Capacity loss origin for vanadium oxide nanograins in lithium batteries : effect of molecular grafting

• Auteur / Autrice : François Tanguy
• Direction : Dominique Guyomard, Joël Gaubicher
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences des matériaux, électrochimie et physico-chimie
• Date : Soutenance en 2008
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie biologie (Nantes)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Électrodes

Batteries lithium-ion

Sol-gel, Procédé

Résumé

Les batteries au lithium présentent une perte de capacité en cyclage lorsque le matériau actif d’électrode positive est Li1,1V3O8 nanométrique. Les caractérisations électrochimiques et physiques ont démontré que la dégradation des propriétés en cyclage s’explique par la formation d’une couche passivante en surface du matériau d’électrode positive. Cette couche se forme d’abord du coté électrolyte puis se propage au travers de l’électrode jusqu’au collecteur de courant. Elle résulte de la dégradation de l’électrolyte qui pourrait résulter de l’attaque nucléophiles des atomes d’oxygène de surface de Li1,1V3O8. Pour étudier l’influence de l’état de surface sur la perte de capacité la surface spécifique du matériau a été multipliée par six par synthèse par méthode sol-gel en milieu isopropanol. Par la suite, la modification de l’état de surface par réduction électrochimique des sels de diazonium a été étudiée. Les modifications ont permis d’améliorer la rétention de capacité en limitant la dégradation de l’électrolyte

Nanometric Li1,1V3O8 based lithium batteries suffer from a strong loss of capacity on cycling. The electrochemical and physical characterizations show that the degradation of the properties on cycling stems from the formation of a passivating layer on the surface of active material grains. The latter would come from the degradation of the electrolyte caused by its attack by nucleophilic oxygen atoms of Li1,1V3O8 surface. To study the effects of surface state on the capacity loss, Li1,1V3O8 specific surface area was increased by six fold using synthesis by sol-gel method in isopropanol medium. Thereafter, electrochemical grafting by reduction of diazonium salts was performed. This surface state modification stabilized the capacity loss by limiting the electrolyte decomposition