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Theses

Laser-pyrolysed ZnFe2O4 anode for lithium-ion batteries: understanding of the lithium storage mechanisms

Samantha Bourrioux 1
1 LEDNA - Laboratoire Edifices Nanométriques
NIMBE UMR 3685 - Nanosciences et Innovation pour les Matériaux, la Biomédecine et l'Energie (ex SIS2M)
Résumé : Le développement de l’électronique portable, des véhicules électriques et des énergies renouvelables a suscité un grand intérêt dans la recherche de nouvelles solutions pour le stockage de l’énergie. L’autonomie des batteries Li-ion actuelles n’est pas encore suffisante pour répondre aux besoins de ces différentes applications. En effet, le graphite, matériau d’anode le plus utilisé, possède une capacité spécifique relativement faible de 372 mAh.g-1 qui limite l’autonomie des batteries. Il est donc nécessaire de substituer le graphite par un matériau plus performant. Les oxydes ternaires de type AB2O4 (A, B : métaux de transition) sont des candidats particulièrement intéressants de par leur capacité spécifique relativement élevée (de 750 à 1000 mAh.g-1). En particulier, ZnFe2O4 est un matériau prometteur avec une capacité théorique de 1000 mAh.g-1 et une faible tension de travail (1,5V vs Li/Li+). C’est aussi un matériau peu cher, abondant et non toxique. De plus, la nanostructuration de ce matériau permettrait d’assurer une bonne stabilité mécanique et d’améliorer la cinétique du lithium lors des cycles charge/décharge. L’objectif de cette thèse est la synthèse de nanoparticules de ZnFe2O4 par un procédé de pyrolyse laser et l’évaluation de leurs performances électrochimiques face à du lithium métallique. Ce travail de thèse se divise en deux parties : tout d’abord, l’influence de différents paramètres de synthèse (nature et débits des gaz, précurseurs utilisés, …) sur les phases cristallines et les morphologies obtenues est étudiée. Dans un second temps, plusieurs des nanopoudres obtenues par pyrolyse laser sont testées en cyclage en demi-cellule pour en évaluer les performances électrochimiques et comprendre les mécanismes régissant le stockage du lithium dans ces matériaux. Ce travail de thèse a été réalisé en cotutelle entre l’université Grenoble-Alpes et l’université technologique de Nanyang à Singapour, et en collaboration avec le laboratoire AIME de l’université de Montpellier.
Document type :
Theses
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https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01870943
Contributor : Serge Palacin <>
Submitted on : Monday, September 10, 2018 - 10:04:15 AM
Last modification on : Monday, February 10, 2020 - 6:14:04 PM
Document(s) archivé(s) le : Tuesday, December 11, 2018 - 1:21:30 PM

File

BourriouxSamantha_2018.pdf
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  • HAL Id : tel-01870943, version 1

Citation

Samantha Bourrioux. Laser-pyrolysed ZnFe2O4 anode for lithium-ion batteries: understanding of the lithium storage mechanisms. Material chemistry. Communauté Universite Grenoble Alpes, 2018. English. ⟨tel-01870943⟩

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