N° 460-461 mars-avril 2021

La radiolyse comme outil de modification des matériaux d’électrode en vue d’améliorer leurs propriétés

Pagination : 132-136
Sous-thème : …pour les utiliser autrement
Mots-clés : Batterie Li-ion, électrolyte, dégradation, radiolyse, matériau d’électrode, nanoparticules.
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Schéma de la formation de SEI sur les nanoparticules de carbone sous l’action des rayonnements ionisants (figure issue de [F. Varenne et al., Sustain. Energy Fuels, 2018, 2, p. 2100-08.], reproduite avec l’autorisation de la Royal Society of Chemistry).

L’action des rayonnements ionisants sur les électrolytes des batteries Li-ion permet d’étudier de façon accélérée leurs phénomènes de dégradation. La radiolyse peut aussi modifier la surface des matériaux d’électrodes. En effet, lors du fonctionnement d’une batterie, les électrolytes se décomposent pour former une couche de passivation à la surface des électrodes.

Cette couche, appelée « interphase entre l’électrolyte et la surface » (SEI) est cruciale pour garantir les performances et la sécurité de la batterie tout au long de son utilisation. L’action des rayonnements ionisants sur des suspensions de nanoparticules dans l’électrolyte a permis de mettre en évidence la formation d’une SEI à la surface des particules. Elle a aussi montré que la présence d’un additif dans l’électrolyte peut modifier fortement la couverture, totale ou non, du matériau actif par cette SEI.

Dans le cas de nanoparticules de carbone servant à modéliser le matériau de l’anode, les caractérisations électrochimiques ont montré que la SEI produite par la radiolyse améliore significativement l’efficacité du premier cycle de charge/décharge de la batterie. Ainsi, il apparait intéressant d’utiliser l’irradiation comme un outil favorisant la formation artificielle d’une SEI contrôlée et pour produire des matériaux d’anode aux performances améliorées.