Fonctionnalisation de polysaccharides pour les batteries Lithium-ion à base de silicium

Le liant polymère est un des constituants essentiels de l'électrode à base de silicium d'une batterie Li-ion. Il aide à la rétention de la capacité du silicium par la réduction de l'expansion volumique lors des cycles de charge/décharge. Différents paramètres liés au polymère interviennent dans l'obtention d'une électrode stable avec de bonnes performances électrochimiques. La formulation par broyage au SPEX permet une bonne diffusion du lithium mais elle dégrade le polymère par dépolymérisation. L'utilisation de la méthode de formulation SPEX (Si + Csp) puis agitation magnétique du mélange avec le liant polymère permet de profiter de l'avantage du SPEX pour le silicium tout en diminuant la dégradation du polymère. Différents polysaccharides sont obtenus par modification chimique de pectines, celluloses et polygalactomannanes et complètement caractérisés. Ces polysaccharides obtenus sont testés en tant que liant polymère dans une électrode négative au silicium. Différents effets structuraux et de formulation sont mis en évidence. La méthode de broyage (SPEX) semble influencer l'homogénéité de l'encre, dans le cas de la CMC. Cela peut être liée à la taille du polysaccharide, alors adéquate pour une bonne rétention de la capacité. Le degré de méthylation dans le cas de la pectine, a montré une importante contribution également (capacité de 2174 mAh/g après 50 cycles). Avec un degré de méthylation de 24% et une masse molaire de 50000 g/mol, les performances obtenues sont comparables à celles de l'acide polyacrylique 450000 g/mol. La cellulose oxydée à 34% permet d'avoir de meilleures capacités de rétention que la CMC250. Les fonctions hydroxyles interviennent également pour réduire l'expansion volumique comme le montre l'exemple de la gomme de caroube