Influence du procédé de fabrication d'électrodes de batterie sur les caractéristiques d'électrodes et les performances électrochimiques

Influence of the battery electrode manufacturing process on the electrode characteristics and electrochemical performance

• Auteur / Autrice : Jean-baptiste Guy
• Direction : Sébastien Martinet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 04/10/2021
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : CEA Grenoble / LITEN

Mots clés

Mots clés libres

Charge Rapide

Formulation d'électrode

Rhéologie de l'encre

Electrochimie

Electrochemistry

Electrode formulation

Quick Charge

Slurry rheology

Résumé

Dernièrement, l'essor des projets de « gigafactories » et la collaboration active du CEA sur des projets de développement et d'optimisation de la génération 3b de batterie (avec électrolyte liquide) a permis de tester une multitude de nouveaux matériaux actifs d'électrodes positives et négatives. Cependant aucune étude fondamentale n'est faite pour mettre en lien les propriétés rhéologiques de l'encre et ses caractéristiques post enductions. Pourtant, le lien entre les propriétés rhéologiques de l'encre et la faisabilité de l'enduction ainsi que les propriétés de l'électrode obtenue sont évidents. Ainsi, un premier objectif de la thèse serait, en lien avec un laboratoire spécialisé dans la rhéologie des mélanges en voie liquide, de mieux comprendre le comportement d'électrodes de référence du laboratoire en fonction des propriétés des encres avant enduction. Cela pourrait ensuite permettre d'appliquer ces lois de comportement à de nouveaux composants de l'encre. Si des lois générales sont comprises, cela aboutira à une meilleure maitrise de la fabrication d'électrode dans le laboratoire quelle que soit la composition de celle-ci. Une étape fondamentale sera de pouvoir modéliser le comportement de l'encre au moment de l'enduction selon le procédé utilisé, afin d'appréhender quelles sont les propriétés fines que l'encre doit avoir. Le second objectif de la thèse serait donc d'utiliser les avancées sur le procédé de fabrication d'électrode pour envisager de faire des électrodes adaptées à la charge rapide.

Lately, the rise of 'gigafactory' projects and the active collaboration of the CEA on development and optimization for the 3b generation of batteries (with liquid electrolyte) have made it possible to test a multitude of new active materials for positive and negative electrodes. However, no fundamental study has been done to link the rheological properties of slurry and its post-coating characteristics. However, the link between the rheological properties of the slurry and the feasibility of the coating as well as the properties of the resulting electrode is obvious. Thus, the first objective of the thesis would be, in conjunction with a laboratory specializing in the rheology of liquid mixtures, to better understand the behavior of reference electrodes in the laboratory as a function of the properties of the slurries before coating. This could then allow these constitutive laws to be applied to new slurry components. If general laws are understood, this will lead to better control of electrode manufacturing in the laboratory regardless of its composition. A fundamental step will be to be able to model the behavior of the slurry at the time of coating according to the process used, in order to understand what fine properties the slurry should have. The second objective of the thesis would therefore be to use advances in the electrode manufacturing process to consider making electrodes suitable for rapid charging.