Développement de solutions innovantes d'électrolytes pour sécuriser les accumulateurs lithium-ion

Les batteries lithium-ion dominent le marche des appareils nomades et celui des vehicules electriques. Neanmoins elles posent des problemes de securite lies a leur electrolyte, contenant des carbonates inflammables et volatils. Pour securiser ces systemes, les liquides ioniques (LI) sont etudies comme electrolytes alternatifs. Ce sont des sels liquides a temperature ambiante, reputes stables thermiquement et non inflammables. Ce caractere securitaire des LI, souvent avance, est pourtant peu etaye par des experiences probantes. Les travaux de cette these visent a comprendre le comportement de ces LI en situations abusives, telles qu'un echauffement de la batterie, un feu ou une surcharge. Les temperatures de decomposition de LI contenant les cations imidazolium ou pyrrolidinium differemment substitues et l'anion bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ont ete determinees par analyse thermogravimetrique (ATG). Une analyse critique des donnees (de la litterature et de nos mesures) a permis de definir une procedure optimisee, pour obtenir des resultats reproductibles et comparables. Des electrolytes constitues de melanges de carbonates ou de LI et de sels de lithium ont ete analyses par ATG dynamique et isotherme, et leurs produits de decomposition ont ete identifies. Leur comportement au feu a ete teste par la mesure des chaleurs de combustion, des delais d'inflammation et l'identification des gaz generes. Des tests de cyclage electrochimique ont ete menes avec ces memes electrolytes dans des systemes lithium-ion constitues des electrodes Li4Ti5O12 et LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2. L'evolution des electrolytes et des surfaces des electrodes en situation de surcharge a ete examinee