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Application de dépôts par couche atomique (ALD) à l'optimisation des propriétés de surface des électrodes d'accumulateurs lithium-ion

Défi technologique : Stockage électrochimique d'énergie dont les batteries pour la transition énergétique (en savoir +)

Département : DAQUIT (CTReg)

Laboratoire :

Date de début : 01-10-2022

Localisation : Grenoble

Code CEA : SL-DRT-22-0928

Contact : maxime.legallais@cea.fr

Avec l'avènement du véhicule tout électrique, l'augmentation de l'autonomie et la diminution des coûts de production des batteries lithium-ion sont devenues aujourd'hui une priorité pour les industriels de l'automobile. Pour cela, une des principales marges de progrès consiste à utiliser, pour l'électrode positive, des oxydes lamellaires isotypes riches en nickel. Mais en contrepartie, leur utilisation conduit à une diminution de la stabilité thermique ainsi que de la cyclabilité. Ces deux aspects sont en grande partie tributaires des phénomènes non souhaités se déroulant à la surface de ces matériaux lors du cyclage. Des modifications pouvant être apportées à la structure ou la composition de ces surfaces sont donc susceptibles de pouvoir améliorer grandement le comportement de ces matériaux à forte densité d'énergie. Face à cette problématique, le procédé de dépôt sous vide par couche atomique noté ALD (Atomic Layer Deposition) apparait comme un moyen très prometteur pour générer des revêtements protecteurs et maitriser leurs propriétés. L'objectif général de cette thèse sera de réaliser des modifications de surface de ces électrodes par ALD et d'en étudier l'influence sur l'électrode et le matériau actif au cours du cyclage. Pour réaliser ces travaux, l'étudiant(e) aura à sa disposition deux équipements d'ALD intégrés dans une même boite à gants sous argon, sur la nouvelle plateforme « Batterie » du CEA Tech Nouvelle-Aquitaine localisée à Pessac (France). Différentes techniques seront utilisées en collaboration avec l'IPREM de Pau (France) pour caractériser les matériaux (ex : spectroscopie de photoelectrons X, microsonde Auger, microscopie électronique, diffraction des rayons X, ...). Le comportement électrochimique des matériaux revêtus, ainsi que les propriétés de transport des films minces ALD seront étudiés par cyclage galvanostatique et spectroscopie d'impédance.

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