Etude des mécanismes de croissance d'agrégats dendritiques produits au cours des cyclages dans les batteries au lithium à électrolyte polymère / Claire Brissot ; sous la direction de Michel Rosso

Date : 1998

Editeur / Publisher : [S.l.] : [s.n.] , 1998

Type : Livre / Book

Langue / Language : français / French

Électrolytes

Lithium

Rosso, Michel (19..-.... ; chercheur en physique) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Barrault, Michel (19..-....) (Président du jury de soutenance / praeses)

Armand, Michel (1946-.... ; physicien) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Lassègues, Jean-Claude (1942-....) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Lascaud, Stéphane (Membre du jury / opponent)

Chazalviel, Jean-Noël (Membre du jury / opponent)

École polytechnique (Palaiseau, Essonne ; 1795-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

Résumé / Abstract : La batterie au lithium tout solide a électrolyte polymère est une des technologies les plus prometteuses en vue d'une utilisation dans les véhicules électriques. Cependant, l'utilisation d'une anode en lithium métallique, qui a une capacite théorique élevée, est limitée par l'apparition de dendrites pendant la charge de la batterie. L'objet de cette thèse est d'améliorer la compréhension de ce phénomène. Le travail présente ici s'appuie sur les connaissances du laboratoire de physique de la matière condensée de l'Ecole polytechnique sur la formation d'arborescences métalliques par électrolyse en solution aqueuse et, en particulier, d'un modèle propose par Chazalviel pour expliquer ce phénomène. L'approche expérimentale adoptée pour observer la croissance des dendrites dans des cellules électrochimiques lithium/(poe)n-litfsi/lithium a permis de caractériser cette croissance in situ au cours des polarisations. Notre travail montre que les croissances dendritiques obtenues a forte densité de courant (régime semi-infini), sont compatibles avec les prédictions du modèle de Chazalviel, en particulier la vitesse des dendrites est comparable a la vitesse de migration des anions dans le champ électrique. Trois méthodes optiques ont permis de mettre en évidence l'existence de gradients de concentration devant les dendrites, démontrant la corrélation entre variations de concentration ionique dans l'électrolyte et croissance dendritique. A faible densité de courant (régime stationnaire), la couche de passivation a un rôle prépondérant sur le démarrage de la croissance. Au cours des cyclages des cellules, l'électrode et l'électrolyte se dégradent, ce qui accélère le processus de croissance dendritique (démarrage plus tôt et vitesse de croissance supérieure a la vitesse de migration des anions). Dans ce manuscrit, nous avons systématiquement compare nos résultats aux mesures réalisées sur des cellules de géométrie plus proche des systèmes réels, assemblées à l'EDF.