Methylated amorphous silicon for Li-ion batteries

Silicium amorphe méthylé pour batteries Li-ion Les études menées actuellement au laboratoire sont des études très amont, qui ont essentiellement pour but de mieux comprendre les processus de lihiation/délithiation du silicium méthylé. Après une thèse en collaboration avec SAFT (Daniel Alves Dalla Corte, soutenue en 2013), et une thèse financée sur fonds académiques (Bon Min Koo, soutenue en 2017), une troisième thèse est en cours (Feng Yue, démarrage en octobre 2018). Dans ces travaux, les couches de silicium méthylé ont été étudiées dans ce qu'on appelle des demi-cellules constituées de la couche considérée, d'un électrolyte et d'une feuille de lithium. Il s'agit maintenant d'étudier des systèmes plus proches des applications réelles, notamment en réalisant des batteries complètes, comportant donc à la fois une électrode négative à base de silicium amorphe méthylé et une électrode positive optimisée à base d'oxyde métallique. L'étude proposée explorera la réalisation de cellules complètes, en collaboration avec l'Institut de Chimie et des Matériaux Paris Est à Thiais, et leur évaluation à l'aide de tests électrochimiques (cyclage galvanostatique) et d'examen de l'état des électrodes après cyclage par des méthodes optiques (microscoie optique, Raman)... Dans le cadre de la thèse, plusieurs autres études sont prévues : (i) Le silicium amorphe méthylé est un mauvais conducteur électronique : pour surmonter cette difficulté, il est envisagé de remplacer une partie des atomes de Si par l'élément inactif (le bore dans cette thèse) avec l'amélioration de la conductivité, la performance électrochimique est également étudiée pour la première fois en demi-cellule pour différentes épaisseurs et différentes teneurs en méthyle avec le B-dopé. L'évolution du SEI du silicium amorphe méthylé dopé au B est étudiée par ATR-FTIR operando dans cette thèse. (ii) La nature et l'évolution de la couche de passivation (SEI) qui se forme pendant les premiers cycles de lithiation/délithiation du silicium est un facteur important de la cyclabilité et de l'efficacité des électrodes de ce matériau. On peut s'attendre à ce que la possibilité de former a priori des couches de passivation artificielles améliore significativement les propriétés de cette couche de passivation.