Exploration d’alliages nanostructurés comme électrodes négatives de batteries Mg-ion
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Les batteries Mg-ion apparaissent comme une excellente alternative aux batteries Li-ion en raison de la grande capacité, du faible coût, de l’abondance et d'une meilleure sécurité du magnésium par rapport au lithium. Cependant, les électrolytes conventionnels interagissent fortement avec le Mg métal pour former une barrière de passivation à sa surface. Une solution pour résoudre ce problème consiste à remplacer le Mg métallique à l'électrode négative par des alliages de métaux avec le Mg possédant une stabilité adéquate dans les électrolytes classiques. De nombreux défis demeurent cependant avant d’obtenir des électrodes viables pour remplacer le Mg, qui sont essentiellement la cinétique lente du transport des ions Mg2+ (en raison de la forte interaction électrostatique des ions Mg2+ dans le solide)1 et la forte expansion volumique lors de l'insertion/extraction du Mg dans les matériaux d’alliage.2

Au sein du projet ANR MAGICIEN (en collaboration avec le LEDNA et le LIONS), nous développons de nouveaux alliages à base d'éléments électroactifs vis-à-vis du Mg (Bi, In, Sn, Sb, ...). Une attention particulière est portée à la nanostructuration de ces matériaux, la nanostructuration pouvant être bénéfique pour limiter les changements de volume prédits lors de la magnésiation et améliorer la diffusion lente des ions Mg2+ dans le solide. Un objectif important du projet est de parvenir à une bonne compréhension des mécanismes de réaction des composés synthétisés.

 

Références:

  1.     Highly reversible Mg insertion in nanostructured Bi for Mg ion batteries
    Y.uyan Shao, Meng Gu, Xiaolin Li, Zimin Nie, Pengjian Zuo, Guosheng Li, Tianbiao Liu, Jie Xiao, Yingwen Cheng, Chongmin Wang, Ji-Guang Zhang, and Jun Liu, Nano Lett. 14, 255–260 (2014).
  2.     Realizing the full potential of insertion anodes for Mg-ion batteries through the nanostructuring of Sn
    L. R. Parent, Y. Cheng, P. V. Sushko, Y. Shao, J. Liu, C.-M. Wang, and N. D. Browning, Nano Lett. 15, 1177 (2015).

Contact : Magali Gauthier (NIMBE/LEEL).

 

Maj : 19/06/2018 (2867)

 

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