Caractérisation du mécanisme de la réaction d'échange P2-Na0.70CoO2->O2-LiCoO2 et du système métastable T#2-Li2/3Co2/3Mn1/3O2 comme matériau d'électrode positive dans les batteries au lithium
Résumé
Materials with non usual structures have been synthesized by soft chemistry as positive electrode materials for Li-ion batteries, this synthesis route consists in ionic exchange of sodium by lithium in NaxMO2 (x = 2/3; M = Co, Co/Mn) layered compounds. A model based on a nucleation-growth process inside the starting material was proposed to describe the ionic exchange reaction mechanism. The comparison between X-ray diffraction pattern calculated for different simulated layered structures modelized from the proposed reaction mechanism and the study of the ionic exchange by in-situ X-ray diffraction have allowed, in the case of O2-LiCoO2, to determine the parameters controlling the reaction. T#2-Li2/3Co2/3Mn1/3O2 manganese substituted material, has been then synthesized and characterized by neutron diffraction and electron diffraction. The thermal stability of this material was studied and has but by a different structure. The electrochemical properties of those materials and the structural modifications observed during the electrochemical cycling were characterized.
Des matériaux d'électrode positive pour batteries Li-ion de structures atypiques ont été synthétisés par une réaction de chimie douce qui consiste en l'échange ionique du sodium par le lithium dans les composés lamellaires de type NaxMO2 (x = 2/3 ; M = Co, Co/Mn). Un modèle basé sur la nucléation-croissance au sein du matériau précurseur a été proposé afin d'expliquer le mécanisme de la réaction d'échange ionique. Une comparaison entre les diagrammes de diffraction des rayons X obtenus pour différentes structures lamellaires simulées d'après le mécanisme réactionnel proposé et une étude de la réaction d'échange suivie par diffraction des rayons X in situ ont permis dans le cas de O2-LiCoO2 de mettre en évidence les paramètres gouvernants la réaction. Le matériau substitué au manganèse T#2-Li2/3Co2/3Mn1/3O2 a été synthétisé et caractérisé par diffraction des neutrons et diffraction électronique. La stabilité thermique de ce matériau a été étudiée, cette étude a montré la formation à 450°C d'une phase de même composition mais de structure différente. Les propriétés électrochimiques de ces matériaux et les modifications structurales observées au cours du cyclage électrochimique ont été caractérisées.
Loading...