Compréhension et résolution des mécanismes de vieillissement des batteries Li-ion

Understanding and solving aging mechanisms in Li-ion batteries

• Auteur / Autrice : Mathilde Motard
• Direction : Remi Dedryvere
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physico-chimie des matériaux
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2024
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Exactes et leurs Applications
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des sciences analytiques et de Physico-chimie pour l'Environnement et les Matériaux

Mots clés

Mots clés libres

Batteries Lithium-ion

Processus de vieillissement

Surfaces et interfaces

Spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS)

Microscopie d'électrons Auger

Spectrométrie de masse des ions secondaires à temps-de-vol (ToF-SIMS)

Lithium-ion batteries

Aging processes

Surfaces and interfaces

X-ray photoelectron spectroscopy (XPS)

Auger electron microscopy

Time-of-flight secondary ion mass spectrometry (ToF-SIMS)

Résumé

Le développement de nouveaux matériaux d'électrode positive de batteries Li-ion amène la nécessité de résoudre de nouveaux problèmes de vieillissement. Le projet de thèse vise à résoudre ces phénomènes par une stratégie d'identification en vue de proposer des solutions. Les phénomènes observés sur les mélanges de matériaux de cathode (perte de capacité, forte polarisation) suggèrent la formation de composés de dégradation de l'électrolyte au niveau de la surface de l'électrode positive. L'objectif de ce projet est donc de comprendre les mécanismes qui amènent à la formation de ces composés de dégradation en identifiant les espèces chimiques formées. L'impact de nombreux paramètres pourra être évalué, tels que la température, la tension de fin de charge, la nature du matériau ou du mélange de matériaux, la composition de l'électrolyte, etc. Une fois ces mécanismes identifiés, des stratégies d'amélioration concernant notamment la composition de l'électrolyte pourront être élaborées et testées afin d'augmenter la durée de vie des batteries.

The development of new positive electrode materials of Li-ion batteries leads to new aging problems. The PhD thesis aims at solving these aging phenomena by a strategy of identification to propose solutions. The phenomena observed on mixtures of cathode materials (capacity loss, high polarization) suggest the formation of electrolyte degradation compounds on the positive electrode surface. The aim of this project is to understand the mechanisms leading to the formation of these degradation compounds by identifying the formed species. Various parameters will be evaluated such as temperature, end-of-charge voltage, nature of the material or of mixture of materials, electrolyte composition, Once the identification of these mechanisms done, strategies for improving battery cycle life, such as modifying electrolyte composition, will be tested.