2.expérimental

2.1. Préparation des électrolytes et des électrodes

Le carbonate d'éthylène (EC) de qualité batterie, le carbonate de propylène (PC), le carbonate de diméthyle (DMC), le carbonate de méthyle et d'éthyle (EMC), le carbonate de diéthyle (DEC) et l'hexafluorophosphate de lithium (LiPF6) ont été achetés auprès de Novolyte Technologies. Une feuille de lithium (0,75 mm d'épaisseur) a été achetée chez Alfa Aesar. Tous les produits chimiques et matériaux ont été utilisés tels qu'ils ont été reçus. Des électrolytes de LiPF6 1,0 M dans des solvants monocarbonates et des mélanges de carbonates (EC-EMC, EC-DEC, ECDMC, tous dans un rapport volumique de 3: 7) ont été préparés dans une boîte à gants sous vide remplie d'argon purifié. LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 était synthé

LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 a été synthétisé par broyage à billes d'un mélange de Li2CO3, NiO, Cr2O3 et MnCO3 (tous de SigmaeAldrich) en quantités stoechiométriques pendant 4 h suivi d'un traitement thermique à 900 C pendant 24 h à l'air et d'un recuit supplémentaire à 700C pendant 8h. Des détails sur la préparation et la caractérisation de ce matériau ont été rapportés ailleurs [23]. Une bouillie de LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4, de noir de carbone Super Pconductive (SP, de Timcal) et de fluorure de polyvinylidène (PVDF, Kynar HSV900, d'Arkema Inc.) dans un solvant de N-méthyl pyrrolidone (NMP, d'Aldrich) a été préparé et coulé sur une feuille d'aluminium (de All Foils, Inc.). Le rapport pondéral de LiCr0.05-Ni0.45Mn1.5O4:SP:PVDF était de 8:1:1 et la charge de matière active était de w4 mg cm2. Après évaporation de la NMP, la feuille de cathode a été pressée à 3000 psi pendant 1 min, découpée à l'emporte-pièce en disques d'un diamètre de 1,27 cm, séché à 110 C sous vide pendant une nuit, et stocké dans la boîte à gants. A titre de comparaison, une feuille d'électrode de SP-PVDF (1:1 en poids) a également été préparée en utilisant les mêmes procédures.

2.3. Essais électrochimiques

Les stabilités électrochimiques à l'oxydation des électrolytes liquides sur différents substrats ont été criblées par ammétrie à balayage linéaire (LSV) dans une cellule bécher (à l'intérieur de la boîte à gants) composée de trois électrodes. Li métal a été utilisé à la fois comme électrode de référence et contre-électrode. Les échantillons d'électrolyte sur différentes électrodes de travail ont été balayés de la tension en cercle ouvert à 6,5 V par rapport à Li/Liþ à une vitesse de balayage de 0,1 mV s-1 à l'aide d'un poste de travail électrochimique CHI 660C (CH Instruments). La voltamétrie cyclique (CV) de l'électrode LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 dans trois électrolytes de mélanges de carbonates conventionnels a été testée sur une station électrochimique CHI 1000A (CH Instruments) en utilisant du Li métal comme contre-électrode. Les échantillons ont été balayés entre 3 V et différentes tensions de coupure de 4,9 à 5,3 V à une vitesse de balayage de 10 mV s-1.

Des kits de pile bouton de type CR2032 ont été achetés auprès de Xiamen TMAX Battery Equipments Limited. Les couvercles négatifs, les entretoises et le boîtier de la pile bouton étaient en acier inoxydable 316 (SS-316) et les conteneurs positifs étaient en Alclad SS-316. Du papier Whatman en fibre de verre B (GF/B) d'un diamètre de 1,91 cm a été utilisé comme séparateur, car il a été signalé qu'il est stable à haute tension et qu'il ne présente aucun problème de mouillage avec des électrolytes contenant des solvants carbonates cycliques simples et un mélange EC-DMC [ 15]. Des demi-cellules Li/LiCr0.05Ni0.45Mn1.5O4 avec un excès d'électrolyte ont été assemblées sur une pince à sertir électrique à l'intérieur de la boîte à gants. Les cellules ont été cyclées entre 3,0 V et différentes tensions de coupure de 4,9 à 5,3 V à différents taux de courant sur le testeur de batterie Arbin BT-2000 .