ANR PRCI CALISToM

Évaluation de la dynamique du lithium dans les électrodes en silicium après pré-lithiation grâce aux analyses corrélatives, au marquage isotopique et à la modélisation

Du 01/04/ 2027 au 30/09/2030

Coordinateur du projet : Nicolas DUPRE, équipe ST₂E

Partenaires :

CEA-LITEN

CEA-ISAS

Luxembourg Institute of Science and Technology (LIST)

E-Magy (Pays Bas)

Personnels IMN impliqués : Nicolas DUPRE (CR CNRS), Bernard LESTRIEZ (Prof. UNIV), Michael PARIS (IR Univ), Patrick Soudan (IE CNRS)

Évaluation de la dynamique du lithium dans les électrodes en silicium après pré-lithiation grâce aux analyses corrélatives, au marquage isotopique et à la modélisation

CALISToM s’intéresse au développement des avancées obtenues d’un ancien projet ANR de 2022/2025 intitulé NanoLiT. Ce nouveau projet va s’atteler à faire progresser l’état de l’art dans l’étude de la mobilité du lithium. Afin de répondre aux questions essentielles et inexplorées durant le premier projet, nous allons utiliser une méthodologie unique basée sur la microscopie avancée mais aussi sur la RMN. Le SIMS haute résolution et le traçage isotopique du lithium seront également employés. Les résultats obtenus permettront une compréhension sans précédent de la dynamique du lithium dans le matériau actif. Mais également au niveau de l’interphase électrode/électrolyte (SEI) d’électrodes en silicium nanostructuré de nouvelle génération. Cette approche nous permettra de positionner notre consortium à l’avant-garde de ce domaine de recherche en pleine évolution. L’impact de la pré-lithiation sur l’évolution des propriétés de transport du lithium dans la SEI sera également déterminé.

L’association de la modélisation avec l’expérimental permettra de déterminer la contribution de la nanostructuration du silicium.  Elle autorisera la compréhension des conditions de cyclage au comportement et aux propriétés électrochimiques de la SEI.L’impact d’additifs d’électrolyte et de l’utilisation d’électrolytes liquides ioniques sera en outre étudié et comparé aux électrolytes carbonate classiques.L’examen des effets de piégeage et des voies de passage des ions lithium dans la SEI et/ou dans le matériau actif conduira à une description approfondie des mécanismes impliqués dans le scenario de défaillance des électrodes à base de silicium. Les objectifs recherchés sont de comprendre en détail les propriétés de transport entre les électrodes et l’électrolyte pour mieux contrôler ces phénomènes et optimiser de plus en plus la conception des électrodes de nouvelle génération.

De plus, le projet CALISToM mettra en œuvre et affinera des méthodologies de caractérisation corrélative innovantes. Ces procédures établiront une avancée dans la connaissance des mécanismes de pré-lithiation et de diffusion. Ces procédés pourront être utilisés pour d’autres nombreux sujets dans le domaine des batteries en général

Légende :CALISToM vise à étudier de manière approfondie les effets de piégeage et des voies de passage des ions lithium dans la SEI et/ou dans le matériau actif en utilisant des méthodes de traçage isotopique 6Li/7Li afin d’aboutir à à une description approfondie des mécanismes impliqués dans le scenario de défaillance des électrodes à base de silicium.