La réalisation du stockage d'énergie et le retour de l'approvisionnement en énergie est crucial pour plusieurs applications (VE, téléphones portables, ordinateurs portables). Des électrodes épaisses avec des matériaux inactifs minimisés dans la batterie globale peuvent améliorer la densité d'énergie des batteries lithium-ion. Spark Plasma Sintering est une technique de densification avancée qui a été utilisée pour préparer des électrodes épaisses en quelques minutes. L'approche de modèle est adoptée pour préparer des électrodes poreuses avec des tailles de pores et des morphologies interconnectées bien contrôlées. Ici, des particules de microsize de chlorure de sodium sont utilisées comme agent de gabarit pour créer des pores à l'intérieur des électrodes épaisses. Ces électrodes frittées sans liant sont auto-supportées, ce qui contribue à augmenter la densité énergétique des batteries lithium-ion. Les performances électrochimiques des batteries demi- et pleines révèlent une capacité surfacique spécifique remarquable (20 mA h cm-2), qui est 4 fois supérieure à celle des électrodes de 100 μm présentes dans les batteries Li-ion classiques (5 mAh cm) -2). L'étude morphologique 3D est réalisée par micro-tomodensitométrie pour obtenir des valeurs de tortuosité et des distributions de tailles de pores conduisant à une forte corrélation avec leurs propriétés électrochimiques. Ces résultats démontrent que le couplage entre le procédé de matriçage de sel et le frittage par plasma d'étincelles est également appliqué pour la fabrication d'électrodes épaisses en utilisant d'autres matériaux actifs et que différentes configurations de cellules sont également proposées / The achievement of energy storage and return of energy supply is crucial for several applications (EVs, cellphones, laptops). Thick electrodes with minimized inactive materials in the overall battery can improve the energy density of lithium ion batteries. Spark Plasma Sintering is an advanced densification technique has been used to prepare thick electrodes in minutes. The templating approach is adopted for preparing porous electrodes with interconnected well-controlled pore sizes and morphologies. Here, sodium chloride microsize particles are used as a templating agent to create pores inside the thick electrodes. These sintered binder-free electrodes are self-supported that helps to increase the energy density of lithium ion batteries. The electrochemical performances of half and full batteries reveal a remarkable specific areal capacity (20 mA h cm−2), which is 4 times higher than those of 100 μm thick electrodes present in conventional tape-casted Li–ion batteries (5 mA h cm−2). The 3D morphological study is carried out by micro computed tomography to obtain tortuosity values and pore size distributions leading to a strong correlation with their electrochemical properties. These results demonstrate that the coupling between the salt templating method and the spark plasma sintering is also applied for thick electrodes fabrication using other active materials and also different cell configurations are proposed
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2018AMIE0047 |
| Date | 13 September 2018 |
| Creators | Elango, Rakesh |
| Contributors | Amiens, Delacourt, Charles, Seznec, Vincent |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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