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Soutenances

9 juillet : thèse de Nicolas Coppey (Dir. B. Caussat)

La soutenance de thèse aura lieu le mardi 9 juillet 2013 à 10h15, à l’ENSIACET en Amphi 100.

- Sujet :
Nanotubes de carbone décorés par CVD en lit fluidisé, application en batterie lithium-ion

- Résumé :
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® C100), couvrant la gamme de 10 à 70% en masse de silicium déposé. Le silicium est déposé uniformément du bord jusqu’au coeur des pelotes. Le dépôt est formé de nanoparticules réparties régulièrement sur les nanotubes, et dont la taille augmente avec la durée de l’expérience de CVD. Le comportement hydrodynamique du lit fluidisé de nanotubes de carbone a été étudié avant et après dépôt. Il est caractéristique des agglomérats de nanoparticules qui fluidisent de façon homogène et avec une forte expansion, pour des vitesse de gaz modérées. Ainsi, les transferts de matière entre la phase solide et la phase gaz durant la fluidisation sont très élevés.
L’application des nanotubes de carbone décorés par des nanoparticules de silicium comme matériau d’anode Li-ion a été testé en demi-pile au lithium. Les phénomènes caractéristiques de la lithiation du silicium et des nanotubes de carbone, dont la formation d’une couche d’électrolyte solide (SEI), ont été observés et la capacité de l’électrode en cyclage charge-décharge a été mesurée.

- Mots-clef :
fluidisation, CVD, nanotubes de carbone, silicium, silane, Li-ion

- Jury :

  • Mme. Brigitte CAUSSAT (Directrice de thèse)
  • M. Khashayar SALEH (Rapporteur)
  • M. Gilles FLAMANT (Rapporteur)
  • M. Marc MONTHIOUX (Membre)
  • M. Philippe SERP (Membre)
  • M. Hugues VERGNES (Membre)
  • M. Julien BEAUSOLEIL (Membre)

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