Thèse soutenue

Influence de l'électrolyte sur la sécurité des batteries Li-ion : rôle des additifs et du sel de lithium

FR  |  
EN
Auteur / Autrice : Coralie Forestier
Direction : Stéphane LaruelleGuy Marlair
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie. Spécialité Chimie et Électrochimie du solide
Date : Soutenance le 11/01/2017
Etablissement(s) : Amiens
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité et chimie des solides (Amiens ; 1968-....)
Equipe de recherche : Institut national de l'environnement industriel et des risques (France)
Jury : Président / Présidente : Michel Armand
Examinateurs / Examinatrices : Stéphane Laruelle, Guy Marlair, Fannie Alloin, Philippe Poizot, Lucas Sannier
Rapporteurs / Rapporteuses : Fannie Alloin, Philippe Poizot

Résumé

FR  |  
EN

L'influence de l'électrolyte dans le phénomène d'emballement thermique des batteries Li-ion a été étudiée à travers le rôle des additifs et du sel de lithium. L'analyse du comportement thermique de l'interface graphite lithié/électrolyte a été effectuée grâce à l'utilisation combinée de la DSC et de techniques analytiques (IR, GC/MS…). Parmi les différents additifs commerciaux "Renforceurs de la SEI" testés (VC, FEC, VEC, 1,3-PS, SA), ceux menant à la formation d'un polymère (VC, FEC) se sont avérés être les plus efficaces tant d'un point de vue de la stabilité thermique du graphite lithié que des performances électrochimiques à 45°C. Une nouvelle famille d'additifs, les dicyanokétènes, a également été étudiée et s'est montrée bénéfique sur la sécurité et la cyclabilité. Le sel LiFSI, introduit dans un électrolyte à base de LiPF6 à hauteur de 33% permet, d'une part, une utilisation jusqu'à 4,2 V et d'autre part, une amélioration du comportement thermique du graphite lithié en présence de VC. Des tests de stabilité thermique de prototypes NMC/graphite de faible capacité (~600 mAh) ont permis de confirmer les effets observés à l'échelle de l'électrode négative. De plus, la forte contribution de l'électrode positive dans le phénomène d'emballement thermique a été mise en évidence ainsi que le rôle clé exercé par la contre pression