Thèse soutenue

Mise au point et étude du comportement d’un séparateur innovant pour batterie lithium-ion à électrode négative à conversion
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Auteur / Autrice : Mélanie Bancelin
Direction : Jean-Marie Tarascon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Chimie des matériaux. Sciences des matériaux
Date : Soutenance en 2012
Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

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Résumé

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Cette thèse réalisée en collaboration avec EDF R&D, concerne le développement d’un séparateur innovant pour batteries lithium-ion à conversion d’ions lithium, pour une application en véhicule électrique. La particularité de ce séparateur est d’être déposé électrochimiquement sur l’électrode négative de la batterie par la technique de la cataphorèse, qui permet le dépôt d’un polymère en solution aqueuse sur une surface métallique. La première étape consiste en la mise au point des conditions de dépôt par cataphorèse afin de définir celles qui permettent de déposer un film de polymère isolant électrique tout en présentant l’épaisseur la plus fine possible, et qui soit stable chimiquement face à l’électrolyte. Dans le même temps, le taux de réticulation permettant au polymère de s’imprégner d’électrolyte en formant un gel a été identifié. La deuxième étape se rapporte à l’évolution de la résistance ionique du polymère imbibé d’électrolyte en fonction de la durée de son imprégnation. Cette étude réalisée par spectroscopie d’impédance électrochimique, montre également l’influence du taux de réticulation et de l’épaisseur initiale du polymère sur la valeur de sa résistance ionique. Parallèlement, le taux de gonflement du polymère a été déterminé par profilométrie, ce qui, combinée à la valeur de la résistance ionique, permet finalement de calculer la conductivité ionique du gel formé par le polymère imbibé. Enfin, la dernière étape porte sur l’assemblage du film de polymère en tant que séparateur d’une pile bouton. Les performances en cyclage de cette pile ont été étudiées sur 50 cycles et comparées à celles d’une pile contenant un séparateur commercial.