Study of nex materials of thin film positive electrode and vitreous solid electrolyte for lithium microbatteries
Etude de nouveaux matériaux d'électrode positive et d'électrolyte solide vitreux sous forme de couches minces pour des microbatteries au lithium
Résumé
The miniaturisation of electronic components involves a strong demand in power microsources. Lithium microbatteries are well adapted to these applications. This study concerns positive electrode and solid electrolyte materials used in lithium microbatteries
developed by the company HEF. Thin films were prepared by magnetron sputtering. X-ray diffraction, Auger and Raman spectroscopies studies of TiOySz films allowed to determine the effect of the sputtering conditions on their structure, morphology and electrochemical properties. Thick, dense and high sulphur content thin films exhibit the best cycling capacities. This work would allow to transfer the synthesis process from the laboratory to the industrial scale. A more theoretical subject concerns the use of a glass forming tendency index to predict the behaviour of electrode materials during a lot of lithium ions insertion.
Finally, vitreous thin films were sputtered under nitrogen atmosphere in order to nitride them and to develop a new solid electrolyte for all solid state microbatteries.
developed by the company HEF. Thin films were prepared by magnetron sputtering. X-ray diffraction, Auger and Raman spectroscopies studies of TiOySz films allowed to determine the effect of the sputtering conditions on their structure, morphology and electrochemical properties. Thick, dense and high sulphur content thin films exhibit the best cycling capacities. This work would allow to transfer the synthesis process from the laboratory to the industrial scale. A more theoretical subject concerns the use of a glass forming tendency index to predict the behaviour of electrode materials during a lot of lithium ions insertion.
Finally, vitreous thin films were sputtered under nitrogen atmosphere in order to nitride them and to develop a new solid electrolyte for all solid state microbatteries.
La miniaturisation des composants électroniques implique une forte demande en microsources d'énergie. Les microbatteries au lithium sont tout à fait adaptées à ces applications. Cette étude porte sur des matériaux d'électrode positive et d'électrolyte solide pour une utilisation dans des microbatteries au lithium développées par la société HEF. Les couches minces ont été déposées par pulvérisation cathodique magnétron. L'étude de ces couches minces TiOySz par diffraction des rayons X et par spectroscopies Auger et Raman ont permis d'établir l'influence des conditions de dépôt sur leurs propriétés structurales, morphologiques et électrochimiques. Ce sont les couches épaisses, denses et très soufrées qui présentent les meilleures capacités de cyclage. Ces travaux pourront permettre un transfert du procédé de dépôt au niveau industriel. Un aspect plus théorique concerne l'utilisation d'un indice de formation d'une phase amorphe pour prédire le comportement d'un matériau d'électrode lors de l'insertion d'un grand nombre d'ions lithium. Enfin, des couches minces vitreuses ont été déposées sous atmosphère d'azote afin de les nitrurer et de développer un nouvel électrolyte solide pour les microbatteries tout solide.
Mots clés
Domaines
Matériaux
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