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Conference poster

Apport de la spectrométrie photoélectronique à la caractérisation des interfaces dans les accumulateurs tout-solide Li[Li t Ti 1-t ]S 2 (t<0,33) || Li 5,7 PS 4,7 Cl 1,3 || Li

Résumé : Afin d’améliorer la sécurité des batteries Li-ion, des études sont actuellement menées sur une nouvelle génération d’accumulateur tout solide au lithium. Dans ces dispositifs, l’électrolyte liquide inflammable est remplacé par un électrolyte solide, ce qui rend possible l’utilisation de Li métallique à l’électrode négative et devrait permettre un gain en termes de densité d’énergie massique et volumique. Cependant, de nombreux verrous technologiques doivent être levés avant d’envisager une commercialisation de ces systèmes. Les récentes recherches sur les électrolytes solides ont permis de développer des matériaux ayant des conductivités ioniques comparables à celles des électrolytes liquides (10-2-10-3 S.cm-1). Un des facteurs limitant les performances de ces systèmes tout-solide est la résistance interfaciale entre les électrodes et l’électrolyte1. Ainsi, il apparaît crucial de caractériser le comportement de ces interfaces, aussi bien lors du montage des accumulateurs, qu’en cyclage. Parmi les électrolytes solides les plus prometteurs, les sulfures et notamment l’argyrodite (Li5,7PS4,7Cl1,3)2 possèdent une haute conductivité ionique, une densité relativement faible, et peuvent être mis en forme de manière relativement aisée. Cependant, leur domaine de stabilité en potentiel est restreint (1,8 - 2,5V/Li+/Li). Ainsi, nous avons choisi de l’associer à une électrode positive Li [LitTi1-t] S2 (t<0,33) (LTS) dont le potentiel de fonctionnement moyen avoisine 2,5V vs Li+/Li et qui possède ne forte capacité massique de 265 mAh.g-1 3. Dans cette étude, les interfaces d’un système tout-solide Li[LitTi1-t]S2 (t<0,33) || Li5,7PS4,7Cl1,3 || Li sont caractérisées par spectrométrie photoélectronique à rayonnement X (XPS). En complément des techniques d’analyse structurale qui sondent l’intégralité du matériau (DRx, RMN…), l’XPS, de par sa sensibilité à la surface, permet de mettre en évidence la réactivité chimique aux interfaces des matériaux. Cependant, l’analyse de ces interfaces pas forcément accessibles nécessite des techniques de préparation d’échantillons originales. Par exemple, nous avons pu mettre en évidence la formation d’une interphase entre certains LTS et l’argyrodite par l’étude de matériaux composites ainsi que la réduction de l’argyrodite lors d’un dépôt de Li in situ. Cette réduction semble plus poussée lors du dépôt électrochimique du lithium analysé operando. Ces études ont pour but de mieux comprendre le fonctionnement des batteries et d’optimiser leurs performances.
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https://hal-univ-pau.archives-ouvertes.fr/hal-03810451
Contributor : Mathieu Caspar Connect in order to contact the contributor
Submitted on : Tuesday, October 11, 2022 - 2:09:32 PM
Last modification on : Tuesday, November 8, 2022 - 3:28:22 PM

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Poster JNSPE final.pdf
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  • HAL Id : hal-03810451, version 1

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Mathieu Caspar, Yohan Biecher, Yann Tison, Brigitte Pecquenard, Frédéric Le Cras, et al.. Apport de la spectrométrie photoélectronique à la caractérisation des interfaces dans les accumulateurs tout-solide Li[Li t Ti 1-t ]S 2 (t<0,33) || Li 5,7 PS 4,7 Cl 1,3 || Li. JNSPE, May 2022, Dijon, France. ⟨hal-03810451⟩

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