Influence de l'électrolyte sur la sécurité des batteries Li-ion : rôle des additifs et du sel de lithium
Auteur / Autrice : | Coralie Forestier |
Direction : | Stéphane Laruelle, Guy 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) |
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 |
Mots clés
Résumé
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