Bazin, Laurent. Anodes nanostructurées pour microbatteries 3D Li-ion

Résumé en francais

Cette thèse a pour sujet l'élaboration et la caractérisation d'anodes nano-architecturées pour des applications en microbatteries Li-ion 3D. Ces électrodes sont basées sur un collecteur de courant nano-structuré, constitué d'un tapis de nano-piliers de cuivre (Ø200nm, L=2µm) alignés verticalement. L'objectif de ce travail a été de montrer les avantages d'une électrode tridimensionnelle en revêtant ce substrat avec différents matériaux actifs en utilisant différentes techniques. De l'étain métallique Sn a pu être déposé par voie électrochimique et forme une couche conforme sur la nanostructure de cuivre. L'électrode obtenue cycle à une capacité de 0,02 mAh.cm-2 durant plus de 500 cycles, ainsi que 75% de rétention de capacité entre 0,05 et 6C. L'alliage Cu6Sn5 formé à l'interface cuivre/étain a été identifié comme responsable de cette bonne tenue en cyclage. Suite à ce résultat, on a tenté de réaliser un dépôt conforme de matériau actif par électrophorèse (EPD). Dans un premier temps, la faisabilité de ce dépôt a été prouvée en utilisant des nanoparticules de silice SiO2. Ces expériences ont permis de mettre en lumière l'importance de la qualité de la dispersion lors d'un dépôt électrophorétique sur un substrat nanométrique de géométrie complexe. Le dépôt EPD de nanoparticules d'oxyde d'étain SnO2 a ensuite été réalisé. Les tests électrochimiques de l'anode obtenue ont montrés un comportement identique à celui de l'anode de Sn. Ceci confirme l'intérêt de la technique d'EPD pour l'élaboration d'électrodes nanostructurées.