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| Liquid phase synthesis and application of sulfide solid electrolyte (Synthèse en phase liquide et application d'un électrolyte solide sulfuré) Wang, Hongjiao - (2023-12-20) / Université de Rennes, Université de Shenzen (Chine) Liquid phase synthesis and application of sulfide solid electrolyte
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Langue : Anglais Directeur(s) de thèse: Calvez, Laurent; Fan, Ping Discipline : sciences des matériaux Laboratoire : ISCR Ecole Doctorale : S3M Classification : Chimie, minéralogie, cristallographie Mots-clés : Nano-Li2S, Li3PS4, anode Li, électrolyte solide sulfuré
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Résumé : Les batteries Li-ion traditionnelles utilisent des électrolytes liquides organiques, qui sont sensibles aux températures élevées en raison de leur faible point d'éclair et de leur grande volatilité. Par conséquent, le remplacement des électrolytes liquides par des électrolytes solides devient l'un des points chauds de la recherche pour les batteries de stockage d'énergie chimique de la prochaine génération. Dans cette thèse, une méthode en phase liquide utilisant LiEt3BH ou Li-Naph comme matières premières est inventée pour synthétiser des sol précurseurs Li3PS4 et obtenir des nanoparticules Li3PS4 monodispersées. Cette thèse développe également un sol Li3PS4 présentant une excellente compatibilité avec les anodes de Li, de sorte qu'une couche protectrice Li3PS4 peut être déposée sur le Li par spin-coating du sol. En conséquence, les cellules symétriques au lithium avec des électrodes au lithium modifiées par Li3PS4 peuvent être cyclées de manière stable pendant 800 h à 1 mA cm-2. Pour améliorer encore la stabilité du cycle de l'anode Li sous une densité de courant extrêmement élevée, une structure à trois couches Ag/Li-LiF-PEO (alliage, inorganique et organique) est proposée. La structure Ag/Li-LiF-PEO améliore la stabilité de cyclage des anodes Li sous une densité de courant extrêmement élevée, ce qui est démontré dans les batteries symétriques au lithium et les batteries Li//LFP. À une densité de courant ultra-élevée de 20 mA cm-2, la cellule symétrique au lithium survit à un test de 1 450 cycles. Cette étude peut contribuer au développement de batteries Li métal à haute performance. Abstract : Traditional Li-ion batteries use organic liquid electrolytes, which are susceptible to high temperatures due to their low flash point and high volatility. Therefore, it becomes one of the research hotspots for next generation chemical energy storage batteries to replace liquid electrolytes with solid electrolytes. In this thesis, a liquid-phase method using LiEt3BH or Li-Naph as raw materials is invented to synthesize Li3PS4 precursor sol and to obtain monodispersed Li3PS4 nanoparticles. This thesis also develops Li3PS4 sol exhibiting excellent compatibility with Li anodes, so that a Li3PS4 protective layer can be coated on Li by spin-coating of the sol. As a result, the lithium symmetrical cells with Li3PS4-modified lithium electrodes can be cycled stably for 800 h at 1 mA cm−2. To further improve the cycling stability of the Li anode under an extremely high current density, a Ag/Li-LiF-PEO (alloy, inorganic and organic) three-layer structure is proposed. The Ag/Li-LiF-PEO structure enhances the cycling stability of Li anodes under ultrahigh current density, which is demonstrated in lithium symmetrical batteries and Li//LFP batteries. At an ultrahigh current density of 20 mA cm-2, the lithium symmetrical cell survives a 1450-cycle test. This study may contribute to the development of high-performance Li metal batteries. | |||