Etude par spectroscopie photoélectrique à rayonnement X (XPS) de matériaux potentiels d'électrode positive pour microaccumulateurs au Lithium

Abstract

Le développement récent et spectaculaire du marché des appareils portables (téléphones mobiles, microordinateurs, cameras vidéo…) a provoqué une intensification de la recherche dans le domaine des accumulateurs. Dans ce contexte, les microbatteries au lithium ont suscité de nombreux travaux axés sur la recherche de nouveaux matériaux d'électrode et de modes de conditionnement spécifiques. C'est dans ce cadre général que s'inscrit ce travail de thèse, axé sur l'étude par spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS) de couches minces à base de V2O5, élaborées par pulvérisation cathodique radio-fréquence et utilisables comme électrode positive dans des microaccumulateurs au lithium. Selon les conditions d'élaboration, des caractéristiques électroniques différenciées (ions V5+ ou coexistence d'ions V5+ et V4+) ont été observées. L'étude des couches minces cyclées a révélé la présence inhabituelle de trois degrés d'oxydation en fin de décharge (V5+, V4+ et V3+). Des observations similaires ont été faites pour le matériau massif et une approche quantique a permis de proposer une première interprétation. En fin de charge, une plus ou moins grande réversibilité du processus redox a été observée selon la nature des couches minces. Par ailleurs, l'étude des couches interfaciales électrode/électrolyte a permis l'obtention d'un certain nombre de données originales. Ces données ont été corrélées aux comportements électrochimiques différenciées des couches minces. Ce travail a été étendu à l'analyse de l'influence du dopage, avec une première étude sur des couches minces de V2O5 dopées à l'argent.