Thèse soutenue

Caractérisation de la réactivité de surface de matériaux d’électrode positive riches en nickel pour batteries Li-ion
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Auteur / Autrice : Angelica Laurita
Direction : Philippe MoreauNicolas DupréDominique Guyomard
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 15/06/2022
Etablissement(s) : Nantes Université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Christel Gervais
Examinateurs / Examinatrices : Jérémie Auvergniot, Odile Stéphan
Rapporteurs / Rapporteuses : Gianluigi Botton, Laurence Croguennec

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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L’électrification des véhicules se base aujourd’hui sur l’utilisation de batteries Lithium-ion utilisant des oxydes lamellaires de nickel, manganèse et cobalt (NMC) comme matériaux d’électrode positive. Au niveau industriel, la production de matériaux riches en nickel est désormais privilégiée pour satisfaire la demande de meilleures autonomies de la batterie de la part des consommateurs. Cependant, ces matériaux sont affectés par un fort dégagement gazeux pendant le cyclage en batterie. Plusieurs études ont été conduites pour définir les principales causes de ce dégazage et trouver les meilleures solutions pour le réduire. En revanche, la plus grande partie de ces recherches se concentre exclusivement sur une observation des matériaux pendant le cyclage. Pour répondre au besoin d’une caractérisation systématique du NMC riche en Ni dans son état initial, les surfaces de plusieurs échantillons industriels ont été observées à l’aide de différentes techniques d’analyse. 7Li MAS-NMR, XPS, STEM-EELS et SEM-FIB ont été combinées pour obtenir une description complète des matériaux et de leurs surfaces. Les limites et complémentarités de chaque technique sont discutées et les résultats obtenus comparés et exploités de façon synergique. Il a donc été possible de décrire en détail la surface du matériau dans son état initial à l’échelle nanométrique et d’évaluer ensuite l’influence des conditions de stockage, ainsi que des étapes de mise en forme en électrode. Le mode opératoire ainsi défini a pu être utilisé par la suite pour analyser la surface de matériaux issus de différentes méthodes de synthèse.