SYNTHESE ET ETUDE ELECTROCHIMIQUE DE NITRURES MIXTES DE LITHIUM ET DE METAL DE TYPE Li3-xMxN (M = Co, Cu, Ni) UTILISABLES COMME ELECTRODE NEGATIVE DANS LES ACCUMULATEURS LI-ION.

• Main Author: Ducros, Jean-Baptiste
• Language: FRE
• Published: Université Paris XII Val de Marne 2006
• Subjects: [CHIM:MATE] Chemical Sciences/Material chemistry; accumulateurs; matériaux d'insertion; électrode négative; lithium; Li-ion; nitrures; Li3N; Li3-xMxN (M = Co; Cu; Ni)
• Online Access: http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00194996; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/19/49/96/PDF/These_Complete.pdf; http://tel.archives-ouvertes.fr/docs/00/19/49/96/ANNEX/Presentation_12-12-2006_A_Publier.ppt

Dans ce travail on réalise la synthèse de nitrures doubles de lithium et de métal de type Li3-nxMx[]nx-xN (Mn+ = Co2+, Cu+ et Ni2+, [] représente les lacunes en ions Li+) par une méthode céramique, sous atmosphère contrôlée, pour une large gamme de composition (0 < x = 0,6). L'évolution des paramètres de maille de ces nitrures et l'analyse fine des diagrammes de diffraction des rayons X indiquent la présence de Co2+ et de Ni2+ en position interfeuillets, ainsi que la présence simultanée de lacunes dans le plan azoté. Dans le cas du cuivre, des ions Cu+ interfeuillets sont présents, sans lacunes dans le plan azoté. Après avoir acquis la maîtrise des paramètres de synthèse, nous réalisons la caractérisation structurale et l'étude des propriétés électrochimiques de chaque matériau en terme de capacité spécifique, rechargeabilité, durée de vie, cinétique, etc. On démontre dans tous les cas que les systèmes redox impliqués font intervenir les divers degrés d'oxydation des métaux mais également ceux de l'azote à travers d'entités (métal-N).Les performances en cyclage galvanostatique sont largement dépendantes du métal et du domaine de potentiel concerné. Des matériaux d'intercalation du lithium sont concernés dans le domaine de potentiel [0,02 – 1,0] V vs Li+/Li car ils ne font intervenir que les systèmes CoII/CoI et NiII/NiI, avec insertion du lithium dans les lacunes, et des capacités stables mais restreintes (180 mAh.g-1). Une optimisation des performances est possible si on étend le domaine de cyclage à 1,1 V, avec une capacité spécifique stable de l'ordre de 320 mAh.g-1 sur plusieurs centaines de cycles, pour le matériau Li2,23Co0,39N.