Développement d'outils analytiques appliqués à l'étude in-situ de matériaux de batteries

锂离子电池可在市场上实现可充电电池的更高性能。Cependant，d'énergie doit être notablement augmentée（d'un facteur 2-3）pouvoir pépondre pleinement aux nouvelles exigences du marché des véhicules électriques et hybrides rechargeables. Il est donc nécessaire de décessaire de déreamper de nouveaux matériaux d'éelectrode présentant de hautes capacités de storkage.在此滴定度下，硅基阳极和硫基阴极的候选物将使硅和硫的理论容量达到10个以上的实际材料（石墨和氧化物金属）。然而，这些电极在循环过程中呈现出一种不稳定的趋势，这种趋势主要表现为Au循环过程中非常重要的退化形态。此外，这种退化对于在活跃的材料上保留的电极来说是突出的，这是同时降低能源密度的先决条件。它与原位特征提取有关，因为它可以理解和量化杜兰特内的形态演化。这种胶带对于优化陶瓷成分和微观结构是必不可少的。*在目前的研究计划框架内，我们建议根据X射线断层摄影、声学和声学原理，在现场确定放射性核素。X射线断层摄影可在循环过程中进行三维重建，包括可视化和量化的电极形态学（分布、尾部、扭曲、活性材料连接、碳化相和孔隙网络）。La Escherométrie électrochimique permettra de suivre les variations d'épaisseur de l'éelectrode et son éventuel effondrement structural. L'émission acoustique permettra d'étudier la fracturation du matériau actif et/ou la fissuration du film composite lors de son cyclage. La conjonetum des données exérimentales issues de l'utilisation de ces différents outtils analytiques novateurs et complémentaires nous permettra d'avoir une compréhension globale et précise des processes de defaints de nos anodes de Si and cathodes de Li2S. Cette approche devrait logiquement aboutir à de nouvelles formulations/architectures d'électrodes performancies à fort contenu en matière active qui seront ultimement évaluées Au sein de batteries complètes Li2S/Si.**

Les batteries Li-ion sont actuellement les batteries rechargeables les plus performantes sur le marché. Cependant, leur densité d'énergie doit être notablement augmentée (d'un facteur 2-3) pour pouvoir répondre pleinement aux nouvelles exigences du marché des véhicules électriques et hybrides rechargeables. Il est donc nécessaire de développer de nouveaux matériaux d'électrode présentant de hautes capacités de stockage. A ce titre, les anodes à base de silicium et les cathodes à base de soufre sont des candidats très prometteurs car le silicium et le soufre ont des capacités spécifiques théoriques environ 10 fois supérieures à celles des matériaux actifs actuels (graphite et oxydes métalliques). Cependant, ces électrodes présentent une faible tenue en cyclage du fait principalement de leur importante dégradation morphologique au cours du cyclage. De plus, cette dégradation est accentuée pour des électrodes à fort contenu en matière active, ce qui est un prérequis pour atteindre des densités d'énergie concurrentielles. Il est donc hautement pertinent de développer des outils de caractérisation in-situ qui permettront de mieux comprendre et quantifier leur évolution morphologique durant le cyclage. Cette étape est indispensable pour optimiser leur composition et microstructure.****Dans le cadre du présent programme de recherche, nous proposons de développer des outils de caractérisation in-situ basés sur la tomographie RX, la dilatométrie et l'émission acoustique. La tomographie RX permettra une reconstruction tridimensionnelle des électrodes afin de visualiser et de quantifier leur évolution morphologique (distribution, taille, tortuosité, connectivité du matériau actif, de la phase carbonée et du réseau poreux) au cours du cyclage. La dilatométrie électrochimique permettra de suivre les variations d'épaisseur de l'électrode et son éventuel effondrement structural. L'émission acoustique permettra d'étudier la fracturation du matériau actif et/ou la fissuration du film composite lors de son cyclage. La conjonction des données expérimentales issues de l'utilisation de ces différents outils analytiques novateurs et complémentaires nous permettra d'avoir une compréhension globale et précise des processus de défaillance de nos anodes de Si et cathodes de Li2S. Cette approche devrait logiquement aboutir à de nouvelles formulations/architectures d'électrodes performantes à fort contenu en matière active qui seront ultimement évaluées au sein de batteries complètes Li2S/Si.**