Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:00Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T13:59:32Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Este trabalho apresenta a contribuição obtida no desenvolvimento de um Gerador de Eletricidade Híbrido (HYBRIDGEN), com tecnologia nacional, focado nos sistemas de terceira geração de energia elétrica híbrido, composto por um módulo de células a combustível tipo PEMFC, associado a um acumulador chumbo ácido. Mostra-se também a sua capacidade de operar em modo contínuo, carga com demanda variável e fator de carga inferior a 50%. Foram abordados quatro temas principais. O primeiro refere-se a um estudo para a melhoria da eficácia na conversão de energia em corrente contínua (cc), ao regular o potencial de saída do conversor cc-cc. A energia é proveniente do módulo de célula a combustível de 1 kWe, equipado com sistema térmico de refrigeração e sistema de alimentação de gases, aqui denominados MCC1. Para tal, foi construído o modelo matemático do sistema conversor de corrente contínua (sistema conversor cc-cc), com solução suportada em equações diferenciais algébricas, ensaios no MCC1, bem como em simulação computacional no programa MATLAB7®. O segundo tema refere-se ao desenvolvimento do projeto e montagem do protótipo do HYBRIDGEN devido à inexistência no mercado brasileiro de um equipamento com as características necessárias tanto para a pesquisa, quanto para uso comercial. Desenvolveu-se uma placa controladora para o acumulador (PCC), os esquemas elétricos, os barramentos e o sistema de relés. Também foi utilizado o MCC1 em desenvolvimento pelo IPEN e ELECTROCELL® com tecnologia 100% nacional. O HYBRIDGEN foi instalado em um sistema móvel. O terceiro tema refere-se à análise de estabilidade do modelo matemático do sistema conversor cc-cc. Utilizou-se de quatro testes de estabilidade, sendo: 1 - pela Resposta em Frequência ao utilizar o Teorema do Mapeamento, de Nyquist; 2 - Lugar das Raízes, de Nyquist; 3 - função de teste Degrau, em pontos de operação e, 4 - função de teste Impulso, em pontos de operação. Por fim, apresentaram-se os resultados dos ensaios de potencial e corrente de uma célula a combustível unitária de 25 cm2, do MCC1, e do HYBRIDGEN. No desenvolvimento dos primeiros testes o MCC1 atingiu 704,55 We, (potência considerada condição predominante de operação). A seguir, demonstrou-se a capacidade do HYBRIDGEN para simultaneamente: alimentar cargas em corrente contínua; carregar o acumulador de 45 Ah; alimentar o inversor de 2 kWe e o autotransformador, para fornecer energia a equipamentos em 12Vcc, 127 Vac e 220Vac, 60 Hz, todos num total de 819,52 We. Esses resultados foram obtidos mesmo com limitações na refrigeração ventilada do MCC1, observadas no decorrer dos testes. Assim, o HYBRIDGEN se mostrou viável tecnicamente, e com grande potencial de uso. / Tese (Doutoramento) / IPEN/T / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

L’objectif de cette étude est de développer une alimentation multisources exploitant la complémentarité batterie/supercondensateurs pour gagner en masse sur le stockage de l’énergie électrique embarquée à bord des aéronefs et des véhicules spatiaux. L’étude se déroule en trois parties :Dans la première partie, un outil d’aide à la décision permettant développer une alimentation hybride pour une application donnée est présenté. Cet outil a pour but d’estimer la masse optimale d’une alimentation hybride à partir des seules informations d’énergies spécifiques et puissances spécifiques des sources candidatesLa deuxième partie de l’étude s’appuie sur la complémentarité d’une étude bibliographique sur le comportement interne des supercondensateurs, couplée avec une campagne expérimentale de caractérisation et de vieillissement des supercondensateurs, pour construire et identifier les modèles multiphysiques de références commerciales de supercondensateurs nécessaires à l’optimisation fine du dimensionnement de l’alimentation hybride.À partir du modèle des sources, la troisième et dernière partie de cette étude a pour objectif de présenter la conception d’une architecture électrique répondant au besoin. En particulier, l’alimentation hybride proposée dans cette partie exploite dynamiquement et au maximum de leur capacité chacune des deux sources, tout en prenant soin de ne pas les contraindre excessivement. De par cette manière de faire, on se prémunit contre d’éventuelles défaillances des sources liées à leur utilisation abusive / The aim of this study is to develop an hybrid power supply using the complementarities between batteries and supercapacitors in order to improve the mass of electrical storage systems on aircrafts and spacecrafts.The study is divided into three parts: In the first part, a decision-making tool to develop a hybrid power supply given a mission profile is presented. Thanks to this tool, an estimation of the optimal mass of the hybrid power supply is done based only on the specific energy and the specific power of the sources.The second part is firstly composed of a synthesis of bibliography results on the internal behavior of supercapacitors; secondly an experimental test campaign is described. Its aim is characterizing, modeling and identifying the multiphysics behavior and ageing of supercapacitors on several commercial references. Those models are required for the fine sizing optimization of the hybrid power supply. Basing on the internal model of the sources, the aim of the third part of this study is to present the development of an hybrid architecture battery/supercapacitors which fulfills the electrical need for a specific application. This hybrid power supply takes dynamically advantage of the electrical sources at the maximum of their possibilities, but without overstressing them at the same time. Thanks to that, the aging rate of the sources and the failure rate of the system are limited

Actuellement, la principale source d’énergie embarquée dans les véhicules électriques est composée de batteries Li-ion. Cette thèse fait partie des thématiques communes de travail que mène L’ESTACA en collaboration avec le L2EP. L’objectif ce projet est d’étudier l’apport d’une source hybride composée de batteries Li-ion et des supercondensateurs, sur les performances d’un véhicule électrique urbain.Dans un premier temps, une stratégie de gestion d’energie basée sur l’approche des règles déterministes a été appliquée pour montrer l’intérêt de l’association des différentes technologies de batterie Li-ion (haute puissance, haute énergie) avec le supercondensateur en fonction de l’autonomie voulue. Cette étude nous a permis de proposer une solution optimale (poids, volume, coût..) composée d’une batterie énergétique et un supercondensateur.Dans la deuxième partie, on a suivie l’évolution du vieillissement des deux de deux batteries de type haute puissance et hautes énergie dans, respectivement, les configurations mono-source et hybride. Pour réaliser cette étude, un banc de tests, destiné au cyclage et la caractérisation des systèmes de stockage, a été utilisé. Les résultats obtenus, offriront la possibilité de se prononcer sur le type de batteries Li-ion qui pourrait être le plus intéressant pour l’alimentation des véhicules électriques / Currently, the main embedded storage system supplying the electric vehicles is composed of Li-ion batteries. This thesis is one of the common themes of work that ESTACA leads in collaboration with L2EP. The objective of this work is to study the interest of a hybrid source composed of Li-ion batteries and supercapacitors to supply an urban electric.Firstly, an energy management strategy based on deterministic rules is developed to control the power between the battery and supercapacitor. To demonstrate the combination utility, different Li-ion battery technologies (Li-ion high power, high-Li-ion energy) are used on the sizing step. Through this study, we could propose an optimal solution (masses, volumes, costs...) consisting of battery and supercapacitor. In the second part, we have followed the evolution of capacity and the internal resistance losses of high power and high energy batteries type in, respectively, single-source and hybrid configurations. For this study, a test bench, developed for cycling and characterization of storage systems, was used. The results obtained provide the opportunity to choose Li-ion battery technology that could be the most interesting for the supply of electric vehicles

La sûreté de fonctionnement des batteries est un point clé pour la croissance de ce marché et le déploiement de solutions hybrides afin de réduire la consommation d’énergie. L’électrification croissante de ces systèmes ne fait qu’aggraver l’augmentation de l’occurrence de ce problème qui bien que connu depuis longtemps dans le domaine des applications DC ne fait l’objet de recherches intensives que depuis peu comme en témoigne le développement récent des premiers détecteurs d’arc pour l’aviation. L’arc dans les batteries représente aujourd’hui un risque potentiel pour l’intégrité du matériel et des personnes du fait de l’utilisation des batteries au sein d’applications industrielles de fortes puissances. Afin de caractériser ce risque et d’en évaluer la dangerosité, plusieurs bancs d’essais sont réalisés au niveau élément et système afin de reproduire le phénomène d’arc électrique. Les essais réalisés permettent d’extraire les caractéristiques intrinsèques de l’arc. En complément de cette caractérisation, un modèle d’arc permettant d’évaluer les paramètres et d’améliorer la compréhension de ce phénomène est réalisé. Des solutions de limitation, voire de suppression de l’arc issues de cette étude sont proposées. Parmi ces nombreuses solutions, l’utilisation de capteurs optiques, les méthodes numériques pour le traitement des signaux issus de l’arc, la modification de l’architecture batterie ainsi que l’augmentation du niveau de tension lors de l’amorçage de l’arc ouvrent la voie à la conception de systèmes de batteries innovants et plus sûrs en termes de fiabilité, sécurité et de robustesse. Les nombreuses perspectives de recherches proposées permettront également d’améliorer la couverture de ce risque. / The operational security of batteries is a key element in the growth of this market and the deployment of hybrid solutions to reduce energy consumption.The increasing electrification of these systems can only exacerbate the occurrence ratio increase of this problem. Although known for a number of years in the field of DC applications, electric arcs are the subject of intensive research for a short time as shown by the recent development of the first arc sensors for aviation. Electric arcs in batteries currently represent a potential risk to the integrity of the equipment and people because of the use of these batteries in industrial high power applications. To characterize this risk and assess its dangerousness, several test benches were designed at the cell and system level to reproduce the electric arc phenomenon. The tests carried out allow extracting the intrinsic characteristics of the arc. In addition to this characterization, an arc model to evaluate the parameters and improve the understanding of this phenomenon is realized. Limiting mitigation solutions or suppression of the arc resulting from this study are proposed. Among the many solutions, the use of optical sensors, the numerical methods for digital signal processing from the arc, the modification of the architecture as well as the increase of the arc ignition voltage pave the way for the design of innovative and safer batteries systems in terms of reliability, security and robustness. The numerous proposed research perspectives will also improve the coverage of this risk.

La demande urgente d'innovations dans le domaine du stockage de l'énergie est liée au développement récent de la production d'énergie renouvelable ainsi qu'à la diversification des produits électroniques portables qui consomment de plus en plus d'énergie. Il existe plusieurs technologies pour le stockage et la conversion électrochimique de l'énergie, les plus notables étant les batteries aux ions lithium, les piles à combustible et les supercondensateurs. Ces systèmes sont utilisés de façon complémentaire des uns aux autres dans des applications différentes. Par exemple, les batteries sont plus facilement transportables que les piles à combustible et ont de bonne densité d'énergie alors que les supercondensateurs ont des densités de puissance plus élevés et une meilleure durée de vie. L'objectif principal de ces travaux est d'étudier les performances électrochimiques d'une nouvelle famille de matériaux bidimensionnel appelée MXène, en vue de proposer de nouvelles solutions pour le stockage de l'énergie. Pour y arriver, plusieurs directions ont été explorées. Dans un premier temps, la thèse se concentre sur les supercondensateurs dans des électrolytes aqueux et aux effets des groupes de surface. La seconde partie se concentre sur les systèmes de batterie et de capacités à ions sodium. Une cellule complète comportant une anode en carbone et une cathode de MXène a été développées. La dernière partie de la thèse présente l'étude des MXènes pour les supercondensateur en milieu organique. Une attention particulière est apportée à l'étude du mécanisme d'intercalation des ions entre les feuillets de MXène. Différentes techniques de caractérisations ont été utilisées, en particulier la voltampérométrie cyclique, le cyclage galvanostatique, la spectroscopie d'impédance, la microscopie électronique et la diffraction des rayons X. / An increase in energy and power densities is needed to match the growing energy storage demands linked with the development of renewable energy production and portable electronics. Several energy storage technologies exist including lithium ion batteries, sodium ion batteries, fuel cells and electrochemical capacitors. These systems are complementary to each other. For example, electrochemical capacitors (ECs) can deliver high power densities whereas batteries are used for high energy densities applications. The first objective of this work is to investigate the electrochemical performances of a new family of 2-D material called MXene and propose new solutions to tackle the energy storage concern. To achieve this goal, several directions have been explored. The first part of the research focuses on MXene behavior as electrode material for electrochemical capacitors in aqueous electrolytes. The next part starts with sodium-ion batteries, and a new hybrid system of sodium ion capacitor is proposed. The last part is the study of MXene electrodes for supercapacitors is organic electrolytes. The energy storage mechanisms are thoroughly investigated. Different characterization techniques were used in this work, such as cyclic voltammetry, galvanostatic charge-discharge, electrochemical impedance spectroscopy, scanning electron microscopy and X-ray diffraction.

En raison de leurs performances en termes de densités énergétiques et de puissance, les batteries Li-ion sont les systèmes de stockage électrique privilégiés pour les nouvelles générations de véhicules électriques. Leur modélisation est indispensable pour fournir une évaluation de leurs performances tout au long de leur durée de vie tout en limitant le nombre d'essais expérimentaux, et ceci dans le but de concevoir des configurations et des gestions optimales des packs batteries pour une application envisagée. Le but de ce travail consiste à proposer un modèle physique capable de prédire le comportement et le vieillissement de la batterie sous différentes conditions. Un modèle simplifié électrochimique et thermique capable de prédire le comportement physicochimique et le vieillissement de batteries Li-ion a été étudié. Une analyse de sensibilité a été menée sur l'ensemble des paramètres du modèle dans différentes conditions afin de mettre en évidence leurs influences sur les sorties du modèle. Sur cette base, une méthode d'identification a été proposée pour préserver une indépendance des résultats de l'identification paramétrique par rapport à la sensibilité des paramètres. Cette méthode a permis d'améliorer les prédictions de vieillissement avec des estimations très proches des résultats expérimentaux. Au-delà des gains en compréhension et prédiction, ce modèle physique ouvre de nouvelles possibilités pour établir des protocoles de vieillissement accélérés. / Due to their high power and energy densities, Li-ion batteries are the leading systems for the new generations of electric vehicles, for which an optimum cell design, management and configuration is essential. Modeling provides tools to perform complex analysis of the performance of Li-ion batteries and reduces the amount of time spent on experimental testing. The aim of our research is to propose a physics-based model that can predict battery behavior and aging under various conditions during the entire lifespan. A simplified electrochemical and thermal model that can predict both physicochemical and aging behaviors of Li-ion batteries has been studied. A sensitivity analysis of all its physical parameters has been performed in order to find out their influence on the model outputs based on simulations under various conditions. The results gave hints on whether a parameter needs particular attention when measured or identified and on the conditions under which it is the most sensitive. A specific simulation profile has been designed for parameters involved in aging equations in order to determine their sensitivity. Finally, a step-wise method has been followed to limit the influence of parameter values when identifying sorne of them. This sensitivity analysis and the subsequent step-wise identification method show very good results, such as a better fitting of the experimental data with simulated cell voltage. Beyond advanced comprehension and prediction, this physical model opens new possibilities to define accelerated aging tests.

La technologie lithium-air à électrolyte aqueux pourrait révolutionner le stockage de l'énergie, mais la protection du lithium métallique par une vitrocéramique conductrice du lithium reste une limitation importante. Cela rend le système plus fragile, limite sa cyclabilité et augmente la chute ohmique. L'objectif de ce travail a été de remplacer cette vitrocéramique par une membrane hybride réalisée par extrusion électro assistée ou electrospinning, qui combine des propriétés d'étanchéité à l'eau, de flexibilité et de conductivité du lithium. La conductivité ionique est apportée par la partie céramique, pour laquelle les matériaux Li1,4Al0,4Ti1,6(PO4)3 (LATP) et Li0,33La0,57TiO3 (LLTO) ont été étudiés. L'étanchéité est assurée par un polymère fluoré. Différentes voies de synthèse des poudres ont été étudiées et comparées en termes de pureté, de microstructure, de surface spécifique et de propriétés électrochimiques. En particulier, des particules de LATP sub-microniques ont été obtenues pour la première fois par chauffage micro-onde, en des temps aussi courts que 2 min. Des membranes ont ensuite été réalisées à partir de suspensions. Dans une seconde approche, un réseau de nanofibres interconnectées et conductrices du lithium a été réalisé par couplage entre la chimie sol-gel et le procédé d'electrospinning. L'imprégnation de ce réseau donne une membrane hybride flexible, conductrice du lithium et étanche à l'eau. Un renforcement mécanique par les fibres inorganiques est observé. Cette approche a été appliquée aux deux matériaux LATP et LLTO. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives pour les batteries lithium-air, lithium soufre et lithium-ion. / Aqueous lithium-air batteries could be a revolution in energy storage, but the main limitation is the use of a thick glass-ceramic lithium ionic conductor to isolate the metallic lithium from the aqueous electrolyte. This makes the system more fragile, limits its cyclability and increases ohmic resistance. The aim of this work is to replace the glass-ceramic by a hybrid membrane made by electrospinning, which combines water tightness, flexibility and lithium-ions conductivity. The ionic conductivity is provided by a nanostructured solid electrolyte ceramic: both Li1,4Al0,4Ti1,6(PO4)3 (LATP) and Li0,33La0,57TiO3 (LLTO) were studied. The water tightness is ensured by a fluorinated polymer. Different powders synthesis methods are reported and compared in terms of purity, microstructure, specific surface area and electrochemical properties. Especially, the LATP microwave-assisted synthesis is reported for the first time. Sub-micrometric LATP particles were obtained in times as short as 2 min. The fabrication of hybrid membranes from suspension is then reported. In a second approach, the coupling between sol-gel chemistry and electrospinning made possible the fabrication of a self-standing lithium-conducting network, made of interconnected crystalline nanofibers. After an impregnation step, a flexible, lithium-conducting and watertight hybrid membrane is obtained. A mechanical reinforcement is observed, which is attributed to the inorganic nanofibers. This approach is exposed for both LATP and LLTO solid electrolytes. This work opens new prospects in lithium-air, lithium-sulfur and lithium-ion batteries.

Developing next generation secondary batteries has attracted much attention in recent years due to the increasing demand of high energy and high power density energy storage for portable electronics, electric vehicles and renewable sources of energy. This dissertation investigates sulfur based advanced electrode materials in Lithium/Sodium batteries. The electrochemical performances of the electrode materials have been enhanced due to their unique nano structures as well as the formation of novel composites. First, a nitrogen-doped graphene nanosheets/sulfur (NGNSs/S) composite was synthesized via a facile chemical reaction deposition. In this composite, NGNSs were employed as a conductive host to entrap S/polysulfides in the cathode part. The NGNSs/S composite delivered an initial discharge capacity of 856.7 mAh g-1 and a reversible capacity of 319.3 mAh g-1 at 0.1C with good recoverable rate capability. Second, NGNS/S nanocomposites, synthesized using chemical reaction-deposition method and low temperature heat treatment, were further studied as active cathode materials for room temperature Na-S batteries. Both high loading composite with 86% gamma-S8 and low loading composite with 25% gamma-S8 have been electrochemically evaluated and compared with both NGNS and S control electrodes. It was found that low loading NGNS/S composite exhibited better electrochemical performance with specific capacity of 110 and 48 mAh g-1 at 0.1C at the 1st and 300th cycle, respectively. The Coulombic efficiency of 100% was obtained at the 300th cycle. Third, high purity rock-salt (RS), zinc-blende (ZB) and wurtzite (WZ) MnS nanocrystals with different morphologies were successfully synthesized via a facile solvothermal method. RS-, ZB- and WZ-MnS electrodes showed the capacities of 232.5 mAh g-1, 287.9 mAh g-1 and 79.8 mAh g-1 at the 600th cycle, respectively. ZB-MnS displayed the best performance in terms of specific capacity and cyclability. Interestingly, MnS electrodes exhibited an unusual phenomenon of capacity increase upon cycling which was ascribed to the decreased cell resistance and enhanced interfacial charge storage. In summary, this dissertation provides investigation of sulfur based electrode materials with sulfur/N-doped graphene composites and MnS nanocrystals. Their electrochemical performances have been evaluated and discussed. The understanding of their reaction mechanisms and electrochemical enhancement could make progress on development of secondary batteries.

A Comprehensive review of literature on electrode materials for lithium-ion batteries is provided in Chapter 1 of the thesis. Chapter 2 deals with the studies on porous, sub-micrometer size LiNi1/3Co1/3O2 as a positive electrode material for Li-ion cells synthesized by inverse microemulsion route and polymer template route. The electromechanical characterization studies show that carbon-coated LiNi1/3Co1/3O2 samples exhibit improved rate capability and cycling performance. Furthermore, it is anticipated that porous LiNi1/3Co1/3O2 could be useful for high rates of charge-discharge cycling. Synthesis of sub-micrometer size, porous particles of LiNi1/3Co1/3O2 using a tri-block copolymer as a soft template is carried out. LiNi1/3Co1/3O2 sample prepared at 900ºC exhibits a high rate capability and stable capacity retention of cycling. The electrochemical performance of LiNi1/3Co1/3O2 prepared in the absence of the polymer template is inferior to that of the sample prepared in the presence of the polymer template. Chapter 4 involves the synthesis of sub-micrometer size particles of LiMn2O4 in quaternary microemulsion medium. The electrochemical characterization studies provide discharge capacity values of about 100 mAh g-1 at C/5 rate and there is moderate decrease in capacity by increasing the rate of charge-discharge cycling. Studies also include charge-discharge cycling as well as ac impedance studies in temperature range from -10 to 40º C. Chapter 5 reports the synthesis of nano-plate LiFePO4 by polyol route starting from two reactants, namely, FePO42H2O and LiOH.2H2O. The electrodes fabricated out of nano-plate of LiFePO4 exhibit a high electrochemical activity. A stable capacity of about 155 mAh g-1 is measured at 0.2 C over 50 charge-discharge cycles. Mesoporous LiFePO4/C composite with two sizes of pores is prepared for the first time via solution-based polymer template technique. The precursor of LiFePO4/C composite is heated at different temperatures in the range from 600 to 800ºC to study the effect of crystalllinity, porosity and morphology on the electrochemical performance. The compound obtained at 700ºC exhibits a high rate capability and stable capacity retention on cycling with pore size distribution around 4 and 46nm. In Chapter 6, the electrochemical characterization of LiMn2O4 in an aqueous solution of 5 M LiNO3 is reported. A typical cell employing LiMn2O4 as the positive electrode and V2O5 as the negative electrode was assembled and the characterized by charge-discharge cycling in 5 M LiNO3 aqueous electrolyte. Furthermore, it is shown that Li+-ion in LiMn2O4 can be replaced by other divalent ions resulting in the formation of MMn2O4 (M = Ca, Mg, Ba and Sr) in aqueous M(NO3)2 electrolytes by subjecting LiMn2O4 electrodes to cyclic voltametry. Cyclic voltammetry and chronopotentiometry studies suggest that MMn2O4 can undergo reversible redox reaction by intercalation/deintercalation of M2+-ions in aqueous M(NO3)2 electrolytes.

Ce mémoire est consacré à l'étude de matériaux composites innovants du type Si/Intermétallique/Al/C utilisés comme matériaux d'électrodes négatives pour les batteries lithium ion. L'objectif de ces travaux est d'optimiser un matériau de composition 20Ni-48Sn-20Si-3Al-9C ayant été développé auparavant pour obtenir les meilleures performances électrochimiques. Ce matériau se présente sous la forme de nanoparticules de silicium enrobées par une matrice submicrométrique. Plusieurs stratégies ont été mises en œuvre : optimisation des teneurs en carbone et en silicium, influence de l'état de surface du silicium sur les propriétés électrochimiques et remplacement de l'intermétallique Ni3+xSn4 par d'autres alliages : un composé zinc-aluminium Al0, 23Zn0,77 et deux intermétalliques Cu6Sn5 et CoSn. Les composés intermétalliques ont été synthétisés par métallurgie des poudres et les matériaux composites par mécanosynthèse. Les propriétés chimiques et structurales de ces matériaux ont été déterminées par microsonde de Castaing, diffraction des rayons X et microscopies électroniques. Les caractérisations électrochimiques ont été réalisées en demi-cellules (Swagelok et bouton) par cyclage galvanostatique et par voltamétrie cyclique. Ce mémoire détaille l'influence des paramètres étudiés sur les propriétés structurales. Une large étude a notamment été menée sur l'influence des teneurs en carbone et en silicium sur l'obtention d'une matrice homogène, une condition nécessaire pour atteindre de bonnes performances électrochimiques. Le même type d'étude a été mené sur l'influence de l'effet de surface du Si et la nature de l'alliage utilisé. Il a par exemple été montré de meilleurs résultats électrochimiques pour les intermétalliques présentant une réactivité modérée avec le silicium lors du broyage mécanique. Les meilleures performances ont été obtenues pour la composition Ni0.13Sn0.15Si0.26Al0.04C0.42. Ce composite présente une capacité de 650 mAh.g-1 pendant 1000 cycles. L'utilisation d'un silicium carboné en surface améliore la stabilité en cyclage de la SEI même si son utilisation reste à optimiser / This study focuses on the optimization of innovative composite materials Si/Intermetallic/Al/C used as negative electrode in lithium-ion batteries. The aim of this work is optimization of the composition for the material (20Ni-48Sn-20Si-3Al-9C) to improve its electrochemical performances. All materials are made up of silicon nanoparticles embedded in a sub micrometrical matrix. Several issues have been studied in this essay: optimization of the silicon and carbon contents, influence of the silicon surface composition, and substitution of the former intermetallic Ni3+xSn4 by other ones: zinc aluminium compound Al0,23Zn0,77 and two intermetallics Cu6Sn5 et CoSn. Metallic compounds and composites have been synthesised by powder metallurgy and mechanical alloying, respectively. Their chemical and structural properties have been determined by electron probe microanalysis, X-ray diffraction, scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. Electrochemical characterisations have been carried out by galvanostatic cycling and cyclic voltammetry in coin and Swagelok half cells. This report details the influence of the studied parameters on the structural properties of the composite materials. A large study was devoted to the influence of carbon and silicon contents on the achievement of a homogeneous matrix, which is mandatory to get good electrochemical performances. Influence of the composition of silicon surface and intermetallic on the microstructure and electrochemical properties of the composites was also studied. Thus, we have shown that intermetallics reacting moderately with Si during mechanical alloying have better electrochemical properties. The best electrochemical properties have been obtained for the nominal composition Ni0.13Sn0.15Si0.26Al0.04C0.42. This material provides a reversible capacity of 650 mAh.g-1 during 1000 cycles. The use of carbon coated silicon improves the stability of the SEI during cycling even if this composite still has to be optimized