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Poster De Conférence Année : 2019

Analyse des effets d'épaisseurs d'électrode et d'électrolyte sur la puissance des batteries Li métal polymère

Didier Devaux
Margaud Lecuyer
  • Fonction : Auteur
Marc Deschamps
  • Fonction : Auteur
R. Bouchet

Résumé

Le stockage d'énergie est l'un des plus grands défis de notre société. Malgré les progrès réalisés ses dernières années par la technologie lithium-ion (Li-ion) basée sur l’utilisation d’un électrolyte liquide inflammable, leur instabilité intrinsèque pose des problèmes de sécurité indéniable. L’utilisation d’électrolytes polymères secs ininflammables est une solution idéale en termes de sécurité, d’intégration et d'amélioration de la densité d'énergie. Toutefois, comme pour les électrolytes liquides, la fraction de charge portée par le Li+ est faible (<20%), ce qui limite les performances électriques notamment en terme de puissance. Dans cette technologie d’accumulateur l’électrolyte polymère est employé à la fois comme séparateur de batterie et comme liant fonctionnel de l’électrode positive contenant par ailleurs le matériaux actif (LiFePO4) et du carbone pour la percolation électronique. Le Li métal est l'électrode négative de plus forte capacité et est le seul choix pertinent pour augmenter à terme les densités d’énergie des technologies de demain. L’objectif d’augmenter la densité d’énergie passe par une amélioration de l’épaisseur de l’électrode de Li (en excès actuellement), mais également d’augmenter l’épaisseur de l’électrode positive ce qui permet d’améliorer fortement la densité d’énergie par unité de surface et donc de volume (car cela nécessite moins de collecteur de courant, d’électrolyte et d’emballage). Dans ces conditions, le principal verrou porte sur les limitations par le transport de charge (Li+) dans l’électrolyte polymère et l’électrode positive composite. L’ambition de cette étude est d’établir des règles pour optimiser l’épaisseur des électrolytes et des électrodes composites en fonction des paramètres de transport de charges (ions/électron) et de transfert de charges aux interfaces. Pour cela, les effets d’épaisseurs d’électrolytes polymères et d’électrode positive sur la puissance restituée par les accumulateurs Li métal polymères sont évalués expérimentalement. Une approche phénoménologique et topologique se basant sur le concept de tortuosité permet de rendre compte des résultats qui seront aussi mis en relief vis-à-vis du modèle de transport 1D de J. Newman.
Fichier non déposé

Dates et versions

hal-02324506 , version 1 (21-10-2019)

Identifiants

  • HAL Id : hal-02324506 , version 1

Citer

Didier Devaux, Margaud Lecuyer, Marc Deschamps, R. Bouchet. Analyse des effets d'épaisseurs d'électrode et d'électrolyte sur la puissance des batteries Li métal polymère. Journées d'Electrochimie 2019, Jul 2019, Toulouse, France. ⟨hal-02324506⟩
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