Electrodes négatives pour batteries rechargeables lithium ion : dispersion d'espèces électroactives dans une matrice

The purpose of this work is the search and development of new-based composite materials as negative electrode for rechargeable lithium ion batteries. In order to understand the relationship structure-texture-properties allowing to optimize this material, several complementary techniques of characterization (X-ray diffraction, scanning electron microscopy, differential scanning calorimetric and thermo gravimetric analysis, 119Sn Mössbauer spectroscopy, X-ray absorption) were coupled to study global and local order in the composite material. Accurate analysis of the lithium reaction mechanism for the composite material [Sn-BPO4], realized by coupling electrochemical and spectroscopic methods, made it possible to understand the reversibility of the system and to highlight the reactional intermediaries thanks in particular to in situ 119Sn Mössbauer spectroscopy. The composite material tested in laboratory cells shows good electrochemical performances (high specific capacity : 500 mAh.g-1 and good capacity retention) wich are associated in particular with high dispersion of electroactive particles and their fixing on the surface of the matrix. Pinning makes it possible to maintain the performances of metallic tin, while absorbing volumes change and avoiding particles coalescence. The optimized composite material was tested under industrial conditions by SAFT-Bordeaux. The aim was test the influence of industrial electrode technology on electrochemical performances.Ce travail concerne la recherche et le développement de nouveaux matériaux à base d'étain, pour une application comme électrode négative des batteries rechargeables lithium ion. Afin de comprendre la relation Structure-texture-propriétés permettant d'optimiser le matériau, un ensemble de techniques de caractérisation complémentaires (Diffraction des rayons X, Microscopie électronique à balayage, analyse thermiques et gravimétriques ATD-ATG, spectroscopie Mössbauer de 119Sn et absorption X) ont été associées pour caractériser l'ordre global et l'ordre local dans le matériau. Une analyse détaillée du mécanisme de fonctionnement du matériau composite [Sn-BPO4], réalisée en couplant des méthodes électrochimiques et spectroscopiques, a permis de comprendre la réversibilité du système et de mettre en évidence les intermédiaires réactionnels grâce notamment à la spectroscopie Mössbauer in situ de 119Sn. Le matériau composite testé dans des cellules de laboratoire, montre des caractéristiques électrochimiques intéressantes, une capacité massique de 500 mAh/g et une bonne tenue en cyclage. Ces performances sont liées fortement à la meilleure dispersion de l'élément électroactif et à un solide accrochage à la surface de la matrice grâce à une interface amorphe formée entre les deux composants. Le matériau optimisé a été testé dans des conditions industrielle proposées par la société SAFT-Bordeaux, dans le but d'étudier l'effet de la technologie d'électrode sur les performances électrochimique