Application de la nano-tomographie FIB/SEM à l’étude des propriétés électriques des batteries Lithium-ion.

François CADIOU, Thierry DOUILLARD, Bernard LESTRIEZ, Eric MAIRE 
MATEIS Laboratory-INSA de Lyon, 21 Avenue Jean Capelle, 69621, Villeurbanne cedex, France

Les propriétés électriques des batteries Lithium-ion, par exemple la conductivité électronique, sont fortement tributaires des propriétés de leurs électrodes. C’est en particulier le cas pour les cathodes dont la microstructure très complexe joue un rôle de premier plan. Comprendre l’impact de ces microstructures sur les propriétés effectives est donc devenu de première importance pour continuer à optimiser les batteries, notamment dans le domaine de la motorisation des véhicules électriques. Différentes microstructures de cathodes sont donc étudiées ici de manière quantitative en trois dimensions grâce à la nano-tomographie FIB/SEM^1,2. Les volumes ainsi obtenus sont également utilisés comme base pour des simulations électrostatiques (méthode FFT³) afin de déterminer les conductivités des différentes phases et la conductivité effective des cathodes. Ces résultats sont comparés à des résultats expérimentaux pour avoir une vue la plus précise possible du comportement de ces cathodes⁴.

Références
1 - A. Etiemble et al, Multiscale morphological characterization of process induced heterogeneities in blended positive electrodes for lithium-ion batteries, J. Matter Science, 2016
2 - T. Prill et al, Morphological segmentation of FIB/SEM data highly porous media, J. of Microscopy, 2013, 250, pp.77 – 87
3 - F. Willot et al, Fourier-based schemes with modified Green operator for computing the electrical response of heterogeneous media with accurate local fields, InternationalJournale for numerical methods in enginering, 2014, 98, pp.518 – 533.
4 - Projet Pepite, ANR-15-CE05-0001
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