Thèse soutenue

Les alliages LixSi : analyse par spectroscopie de perte d'énergiedes électrons et caractérisation électrochimique en accumulateur au lithium
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Auteur / Autrice : Julien Danet
Direction : Dominique GuyomardThierry BroussePhilippe Moreau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physicochimie du solide
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Nantes
Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Doté d’une capacité théorique de 3579 mAh. G-1 (Li15Si4), le silicium est considéré comme un matériau d’avenir en tant qu’électrode négative pour les accumulateurs lithium-ion. Si les recherches portant sur l’optimisation de la formulation des électrodes à base de silicium sont courantes, cette thèse offre une approche particulière, en s’attachant à caractériser les phénomènes de stockage et d’extraction du lithium dans le silicium. Pour observer ces phénomènes à l’échelle nanométrique, l’utilisation d’un spectromètre de perte d’énergie des électrons (EELS) couplé à un microscope électronique à transmission (MET) se révèle particulièrement adaptée. Sa mise en oeuvre a toutefois nécessité la création préalable d’une base de données. Conçue à partir d’alliages cristallisés LixSi de compositions connues, cette base de données a permis d’établir une relation entre la composition des alliages LixSi et la position en énergie du plasmon mesuré par EELS. Par ailleurs, l’application de la base de données à l’analyse locale de la composition des électrodes à base de silicium lors du cyclage électrochimique a notamment mis en évidence un domaine biphasé Si/Li2,9Si, lors de la première lithiation de l’électrode. Après avoir remarqué que les alliages cristallisés LixSi n’ont fait l’objet que de rares études électrochimiques, une analyse du comportement de ces alliages lors de cyclages électrochimiques a été entreprise. Les résultats ainsi obtenus révèlent non seulement la possibilité d’utiliser ces alliages comme source de lithium, mais également des réactions secondaires entre le carbone, l’alliage cristallisé et l’électrolyte