Etude de nouveaux matériaux phosphates de lithium et d'élément de transition comme électrode positive pour batteries LI-ION

Iron phosphates with original structures used as positive electrode materials in lithium and sodium batteries

• Auteur / Autrice : Khiem Trad
• Direction : Claude Delmas, Mongi Ben Amara
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physico-Chimie de la Matière Condensée
• Date : Soutenance le 30/09/2010
• Etablissement(s) : Bordeaux 1 en cotutelle avec Faculté des Sciences de Monastir (Tunisie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences chimiques (Talence, Gironde ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (Pessac)
• Jury : Président / Présidente : Khaled Bouzouita
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Claude Delmas, Mongi Ben Amara, Dany Carlier-Larregaray
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Noureddine Amdouni, Valérie Pralong

Mots clés

Mots clés contrôlés

Méthodes ab initio (chimie quantique)

Spectroscopie Mössbauer

Neutrons -- Diffraction

Sodium -- Composés

Phosphates

Piles au lithium

Mots clés libres

Phosphates de fer

Cyclages galvanostatiques

Diffraction des rayons X

Batteries au lithium

Spectroscopie Mössbauer

Diffraction des rayons X in-situ

Batteries au sodium

Diffraction des neutrons

Calculs ab initio

Iron phosphates

Galvanostatic cycling

X-ray diffraction

Lithium battery

Mössbauer spectroscopy

In situ X-ray diffraction

Sodium battery

Neutron diffraction

First principles calculations

Résumé

Depuis la mise en évidence des potentialités du phosphate LiFePO4 comme électrode positive de batteries lithium-ion, un très fort regain d’intérêt pour les phosphates de fer est actuellement observé. Dans cette optique de recherche de nouveaux matériaux, notre intérêt s’est porté sur la phase Na3Fe3(PO4)4 et sur des monophosphates de fer et de manganèse de type alluaudite LiXNa1-XMnFe2(PO4)3. Leurs structures, respectivement en couche et en chaines, en font de bons candidats pour des applications en tant que matériau d’électrode pour des batteries au lithium ou au sodium. Notre étude porte donc, d’une part, sur la synthèse et la caractérisation structurale de ces phases, et d’autre part sur leurs propriétés physiques et électrochimiques.

Since the discovery of highly interesting properties for LiFePO4 as a positive electrode material in lithium ion batteries, the search for novel polyanion-based insertion hosts is intense. Actually, cathodic materials based on iron phosphates exhibit high stability and economical and environmental interests. In this context, we were interested in Na3Fe3(PO4)4 with a lamellar structure and in alluaudite-like iron and manganese phosphates LiXNa1-XMnFe2(PO4)3 which structure exhibits tunnels. This work deals, in one hand, on the synthesis and the structural characterisation of these materials and in the other hand on their physical and electrochemical properties as positive electrode for lithium and sodium batteries.