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Spectroscopie diélectrique appliquée aux batteries lithium

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Personnel permanent: O. Dubrunfaut,

Collaborations: LCMCP/Chimie ParisTech, IMN/Univ. de Nantes

Chercheur post-doctorant: K.A. Seid

Ancien chercheur post-doctorant: C. Perca


La spectroscopie diélectrique large-bande est appliquée aux matériaux pour batteries. Le but est de comprendre les différents phénomènes de conduction électronique pour optimiser le matériau. La permittivité et la conductivité sont mesurées de quelques Hz à quelques GHz grâce à des analyseurs de réseaux ou d’impédances. Il est possible avec cette méthode d’observer le matériau à différentes échelles : des distances inter-atomiques jusqu’aux dimensions macroscopiques. Cette méthode est complétée par d’autres types de mesure comme la microscopie électronique ou les rayons X. Ces études sont en particulier financées par l’ANR (projet ANR Calice : B. Lestriez (porteur, IMN/Univ. de Nantes), J.-C. Badot (LCMCP/Chimie ParisTech) et al.).

Fig.1 - Architecture d’une électrode composite [1].



Fig.2 – Représentation de Nyquist de la résistivité à 300 K pour une poudre compactée de Li0,31MoO3 : a) courbe
entière 40 Hz – 10 GHz : relaxation basse fréquence R0, R1 et R2 ; b) zoom sur la partie haute fréquence ; c) relaxation haute fréquence R3 après soustraction des contributions R1 et R2. A chaque relaxation est attribué un phénomène grâce à des mesures en température et des mesures complémentaires (e.g. microscopie) [2].


Réferences

  1. J.-C. Badot, E. Ligneel, O. Dubrunfaut, D. Guyomard, B. Lestriez, Multi-scale description of the electronic transport within the hierarchical architecture of a composite electrode for lithium battery, Adv. Fun. Mat., 19, 2749-58, 2009.
  2. S. Berthumeyrie, J.-C. Badot, J.-P. Pereira-Ramos, O. Dubrunfaut, S. Bach, P. Vermaut, Influence of the lithium insertion on the electronic transport in electroactive MoO3 nanobelts and classical powders: morphological and particle size effects, J. Phys. Chem. C, 114, 19803–14, 2010.
  3. K. A. Seid, J.-C. Badot, O. Dubrunfaut, S. Levasseur, D. Guyomard, B. Lestriez, Multiscale electronic transport mechanism and true conductivities in amorphous carbon-LiFePO4 nanocomposites, J. of Mat. Chem., 22, 2641–9, 2012
  4. J.-C. Badot, E. Ligneel, O. Dubrunfaut, J. Gaubicher, D. Guyomard, B. Lestriez, Influence of adsorbed polar molecules on the electronic transport in a composite material Li1.1V3O8/ PMMA for lithium battery, Phys. Chem. Chem. Phys., 14, 9500–10, 2012

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