Synthèse et élaboration d’anodes à base de Sn(1-X)(M)xO2 pour application de batterie au lithium

Abstract

Le dioxyde d’étain de formule chimique SnO2 est l’un des matériaux les plus étudiés et convoités comme matériau anodique dans les batteries au lithium. Cette étude se divise en deux parties ; la première partie consiste en la préparation de poudres de dioxyde d’étain SnO2 pure et dopées au Cuivre SnO2-Cu, Fer SnO2-Fe et Strontium SnO2-Sr. Les poudres sont préparées par la méthode Sol-Gel, des solutions contenants des précurseurs d’étain et d’ions dopants sont séchées puis calcinées dans un four tubulaire « Tempress » à 300°C sous atmosphère oxygénée pendant deux heures. Dans l’étape suivante, les poudres synthétisées sont caractérisées par les techniques de caractérisation physicochimiques suivantes : DRX, MEB, EDS, FTIR et PL. Les diffractogrammes de rayons X ont permis d’identifier la phase caractéristique de la cassitérite SnO2 ayant une structure quadratique. En ce qui concerne les poudres dopées, de légères modifications ont été aperçues. Ceci est un indicateur de l’efficacité du dopage. L’analyse FTIR dans la gamme 400-1000 cm-1, a révélé la présence de groupements caractéristiques du dioxyde d’étain tel que le Sn-O-Sn mais aussi d’autres liaisons hydratées comme Sn-OH. La photoluminescence a démontré la diminution du gap énergétique pour toutes les poudres dopées par rapport à celui du dioxyde d’étain pure SnO2 (EgP = 3,26 eV). La plus faible valeur du gap énergétique est attribuée à la poudre dopée au Strontium SnO2-Sr (EgSr = 3,02 eV). La deuxième partie de cette étude est l’élaboration d’anodes à base de poudres élaborées auparavant par la méthode Slurry. Les essais de mouillage des anodes présentent des surfaces très hydrophiles. La caractérisation électrochimique de voltampérométrie cyclique effectuée sur les anodes montre des formes caractéristiques d’un système de batterie. L’étude de la capacité spécifique a révélé que la capacité spécifique de toutes les anodes dopées était plus importante que celle de l’anode non dopée. Les plus grandes valeurs de capacités spécifiques ont été enregistrées dans le cas des anodes dopées au Strontium SnO2-Sr.