Etude des interfaces électrodes/électrolyte et des phénomènes de solubilité dans l'accumulateur lithium-ion.

Study of electrodes/elctrolyte interfaces and solubility phenomenons in the lithium-ion battery

• Auteur / Autrice : Jennifer Jones
• Direction : Meriem Anouti-Benaichouche
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance le 25/11/2010
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole doctorale Santé, sciences, technologies (Tours)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Physico-Chimie des Matériaux et des Électrolytes pour l’Énergie (Tours)
• Jury : Président / Présidente : Daniel Lemordant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Magaly Caravanier, Gerard Cote, Patrick Willmann, Anne De Guibert
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Danielle Gonbeau, Jean-Pierre Pereira-Ramos

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dépôt électrolytique

Batteries lithium-ion

Solubilité

Batteries lithium-ion

Mots clés libres

Accumulateurs lithium-ion

Résumé

Le processus de vieillissement des accumulateurs lithium-ion est un facteur déterminant lors de leur utilisation pour des applications spatiales. Les couches de passivation présentes à la surface des électrodes, composées de différents sels et polymères, ont une grande influence sur les performances des batteries, en particulier en termes de cyclage et de durée de vie. La compréhension des phénomènes de dissolution et de précipitation des espèces présentes aux électrodes est donc essentielle pour appréhender le vieillissement des batteries. Dans un premier temps, les propriétés de solubilisation et de transport de ces espèces dans l’électrolyte ont été étudiées afin d’analyser leur comportement en solution. Les investigations ont ensuite porté sur l’influence de ces composés sur le cyclage des accumulateurs lithium-ion. Les résultats obtenus ont permis d’identifier les constituants des couches de passivation ayant un impact critique sur le fonctionnement des batteries, en vue d’optimiser les performances en vieillissement des systèmes existants.

The ageing process of lithium-ion batteries is a key issue for their use in space applications. The passivation layers deposited on the electrode surface are composed of various salts and of polymers, and hence, have a great impact on battery performances or on cycle life. The understanding of dissolution and precipitation phenomena of species deposited at the electrode surface is therefore essential to enlighten the ageing process in batteries. At first, solubilization and transport properties of organic or mineral lithium salts in the electrolyte were determined. Using solubility data, investigations were then carried out to study the effect of these compounds on cycling properties. It has been shown that if some lithium salts have a critical impact on the battery efficiency, others do not have any detrimental effect on battery capacity or faradic yield. As a conclusion, the dissolution with time of compounds belonging to the solid electrolyte interphase is an important parameter to take into account when studying battery ageing.