Formation d'alliages à base d'étain par électrolyse en milieu Chlorures fondus : application aux batteries de lithium

par Houda El Ghallali

Thèse de doctorat en Électrochimie

Sous la direction de Henri Groult et de Abdeslam Barhoun.

Soutenue en 2010

à Paris 6 en cotutelle avec l'Université Abdelmalek Essaadi (Tetouan-Maroc) .

mots clés

• Étain -- Alliages
• Électrolyse en milieu sels fondus

Résumé

Des alliages MxSny (où M = Ni, Co, Cu) ont été préparées par électro-réduction dans le mélange eutectique fondu LiCl-KCl entre 380°C et 580°C. Tout d’abord, les mécanismes réactionnels mis en jeu des couples redox Ni2+/Ni0, Co2+/Co0, Sn4+/Sn2+ et Sn2+/Sn0 ont été étudiés par voltammétrie cyclique et à vagues carrées, et chronopotentiométrie sur électrode en carbone vitreux et en molybdène. Il a été démontré que, en particulier dans le cas du Sn4+/Sn2+, un composé insoluble se forme pour T < 460°C et devient soluble pour des températures supérieures. Les coefficients de diffusion des ions Ni2+, Co2+ et Sn2+ ont été déterminés. Des alliages à base d’étain ont ensuite été réalisés en milieu chlorures fondus en faisant varier la température du bain, le temps d’électrolyse et le potentiel du dépôt. Quel que soit l’alliage, les analyses en MEB et par DRX ont mis en évidence la présence de phases cristallisées dont les caractéristiques structurales et morphologiques dépendent des conditions opératoires. Les alliages ont ensuite été utilisées comme matériaux anodiques dans les accumulateurs de type lithium-ion. Les meilleures performances électrochimiques ont été obtenues avec du CoSn2 qui présente une capacité réversible d’environ 530 mAh/g. Les analyses en MEB effectuées après plusieurs cycles de charge/décharge n’ont pas mis en évidence une évolution importante et rédibitoire de la matrice, indiquant une bonne stabilté mécanique au cyclage

Titre traduit

Formation of tin-based alloys by electrolysis in molten Chlorides : application to Li secondary battery

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