Etude par RMN de matériaux d'électrodes pour batteries Lithium-ion

Abstract

Ce travail de thèse s’inscrit dans le cadre général de l’étude des matériaux d’intercalation de type LiMO2 et LiM2O4(M : métal de transition) utilisés comme matériaux d’électrode dans les batteries lithium-ion. La RMN du solide permet de caractériser l’environnement local du lithium dans ces matériaux, grâce à léxploitation des interactions hyperfines dues à la présence d'une certaine densité d'électrons célibataires (déplacement de contact de Fermi) ou de conduction (déplacement de Knight) sur le noyau de lithium. En suivant la transformation de la phase lamellaire LiNiO2en phase spinelle LiNi2O4 par RMN du lithium, nous avons étudié la nature du signal asymétrique de LiNiO2et l'influence de l'écart à la stoechiométrie du matériau, puis mis en évidence une mobilité électronique couplée à la mobilité ionique pour les phases désintercalées LixNiO4en relation avec l'ordre Li/lacune et Ni3+/Ni4+ et enfin mis en évidence des défauts structuraux au sein de la spinelle LiNi2O4 obtenue par traitement thermique de Li0.5NiO2. La RMN du lithium des phases intercalées issues des spinelles LiTi2O4 et Li4Ti5O12 a montré que Li2Ti2O4 est métallique avec un déplacement de Knight du signal de RMN du lithium identique à LiTi2O4, et que Li7Ti5O12présente des signaux de nature intermédiaire entre déplacement de Knight et contact de Fermi.