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Dépôt de silicium en lit fluidisé sur poudres de nanotubes de carbone pour anodes de batteries Li-ion

Coppey, Nicolas and Noé, Laure and Serp, Philippe and Monthioux, Marc and Caussat, Brigitte Dépôt de silicium en lit fluidisé sur poudres de nanotubes de carbone pour anodes de batteries Li-ion. (2012) In: Science et Technologie des Poudres STP 2012, 4-6 Juillet 2012, Toulouse, France . (Unpublished)

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Abstract

La technologie Lithium-ion est largement utilisée pour le stockage de l’énergie dans les équipements électroniques et les véhicules électriques. Les recherches en cours concernent notamment l’augmentation de la densité d’énergie et de la durée de vie des batteries. Le graphite, fréquemment utilisé comme matériau d’anode, peut être avantageusement remplacé par des nanomatériaux hybrides, alliant la forte densité d’énergie du silicium aux nanotubes de carbone qui possèdent des propriétés électriques et mécaniques remarquables. Le procédé de Dépôt Chimique à partir d’une phase Vapeur (CVD) en lit fluidisé est particulièrement performant pour revêtir de façon uniforme des poudres, y compris des micro et nano poudres, par des matériaux divers. Des expériences de dépôt de silicium par CVD en lit fluidisé à partir de silane SiH4 ont été menées sur des nanotubes de carbone multiparois enchevêtrés en pelotes de 450 microns de diamètre médian (ARKEMA Graphistrength®), couvrant la gamme de 10 à 65% en masse de silicium déposé. Des pré-traitements oxydants à partir d’air et de vapeur d’eau ont été effectués dans le réacteur à lit fluidisé, dans le but de créer des sites de nucléation pour le silicium sur la surface des nanotubes. La distribution en taille des pelotes, leur densité ainsi que leur surface spécifique ont été mesurées pour différentes fractions massiques de silicium déposé. La morphologie et le diamètre moyen des pelotes sont conservés jusqu’à des quantités de silicium proche de 50% en masse dans le matériau final. De plus les études en Microscopie Electronique en Transmission (TEM) couplées à une analyse chimique EDAX montrent que le dépôt a eu lieu à l’intérieur des pelotes, uniformément du bord jusqu’au coeur, et sous forme de nanoparticules individualisées partiellement oxydées. Un dépôt uniforme et finement divisé était requis pour un usage comme matériau d’anode de batterie Li-ion. Les tests applicatifs sont en cours, ils visent à démontrer la meilleure densité d’énergie vis-à-vis du graphite, et la tenue en cyclage charge-décharge de ce nanomatériau hybride innovant.

Item Type:Conference or Workshop Item (Speech)
Audience (conference):National conference without published proceedings
Uncontrolled Keywords:
Institution:French research institutions > Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS
Université de Toulouse > Institut National Polytechnique de Toulouse - INPT
Université de Toulouse > Université Paul Sabatier-Toulouse III - UPS
Laboratory name:
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Deposited By: Brigitte CAUSSAT-BONNANS
Deposited On:05 Sep 2012 11:23

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