Note : Les descriptions sont présentées dans la langue officielle dans laquelle elles ont été soumises.
RÉSEAU D'ANATASE NANOMÉTRIQUE STABILIZÉ PAR DES LACUNES
CATIONIQUES, PROCÉDÉS POUR LEUR PRÉPARATION ET LEURS
UTILISATIONS
DOMAINE TECHINIQUE
L'invention concerne un procédé chimique qui permet la préparation de
nanoparticules d'anatase contenant une quantité contrôlable de lacunes
cationiques par la substitution partielle d'oxygène par des atomes de fluor
et/ou
groupes hydroxyles, et leurs utilisations dans des électrodes pour batteries
au
lithium.
CONTEXTE
L'approvisionnement en énergie est l'un des plus grands défis du 21e siècle.
Les
changements climatiques concomitants aux ressources futures en combustibles
fossiles limitées poussent vers l'utilisation de sources d'énergie propre. Il
est prévu
que le stockage d'énergie électrochimique jouera un rôle majeur dans la
décarbonisation de notre énergie. Les batteries, qui sont des dispositifs
capables
d'emmagasiner de l'énergie par des réactions électrochimiques, sont
considérées
comme l'une des technologies les plus prometteuses afin de répondre aux défis
sociétaux futurs tels que le transport électrique et les systèmes de stockage
d'énergie stationnaire pouvant être utilisés, par exemple, comme soutien à
l'énergie de source éolienne ou solaire.
En ce qui concerne les électrodes négatives, l'utilisation d'électrodes
carbonées
est limitée, ceci dû à des préoccupations de sécurité et à de faible taux de
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capacité. A l'opposé, les composés à base de titane sont considérés comme de
très bons candidats comme électrodes négatives sécuritaires de batteries au
lithium. En effet, la tension de fonctionnement de cette classe de matériaux
se
trouve dans la zone de stabilité de l'électrolyte, c'est-à-dire > 0.8V. Ceci
confère
des caractéristiques de sécurité améliorées à la batterie, ainsi que l'absence
désirable de couche d'interface-électrolyte-solide (SEI) thermiquement
instable et
de placage de lithium sur l'anode.
Une autre caractéristique intéressante des composés à base de titane est leur
capacité à soutenir des taux élevés de charge/décharge, ce qui est nécessaire
pour les applications de haute puissance, tels que les véhicules électriques.
Une
approche couramment utilisée pour atteindre un taux de capacité amélioré est
la
réduction de la taille des particules. Une approche complémentaire comprend la
modification de l'agencement structurel par le biais de substitutions
ioniques.
Dans la famille du dioxyde de titane, la forme anatase (tétragonale, groupe
d'espace: 14i/amd) a été largement étudiée étant donné ses propriétés
particulières. Sur la base du couple d'oxydant-réducteur Ti4+/Ti3+, une
capacité
de 335 mAh/g peut être obtenue. La structure anatase est construite à partir
d'unités octaèdres TiO6 liées par des arrêtes communes. Cette structure
tridimensionnelle présente des sites vacants appropriés pour l'intercalation
de
lithium procédant par l'intermédiaire d'une transition réversible de premier
ordre,
c'est-à-dire d'un système tétragonal à un système orthorhombique. Ce
comportement de transition de phase est caractérisé par une région plateau
dans
la courbe potentiel/capacité. Néanmoins, une propriété de solution solide sur
la
gamme complète de compositions de lithium est préférée pour des applications
pratiques. En effet, ceci permet généralement d'éviter un processus de
nucléation à taux élevé et un suivi plus facile de l'état de charge de la
batterie en
comparaison aux matériaux de transition de premier ordre.
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SOMMAIRE
Selon un premier aspect, l'invention concerne une méthode de préparation d'un
composé à base de titane ayant une structure de type anatase avec des lacunes
cationiques résultant d'une substitution partielle d'atome(s) d'oxygène par un
ou
des atome(s) de fluor et un ou des groupe(s) hydroxyle(s). Par exemple, la
méthode comprend les étapes de:
a) préparation d'une solution contenant un précurseur de titane, un agent
fluorant et un solvant; et
b) précipitation d'un compose à base de titane ayant la formule chimique
générale Tii_x_y111x.yF4x(OH)4y02_4(x+y), où LI représente une lacune
cationique et dans laquelle x et y sont des nombres tels que 0.01 (x+y) <
0.5, ou tels que 0.04 (x+y) < 0.5.
Dans un mode de réalisation, le précurseur de titane est choisi parmi les C2-
C1oalkoxides de titane et le tétrachlorure de titane. Dans un autre mode de
réalisation, l'agent fluorant est un agent qui fournit des anions fluorures,
de
préférence le fluorure d'hydrogène (HF), le fluorure d'ammonium (NH4F), ou le
difluorure d'ammonium et d'hydrogène (NH4HF2). Dans un autre mode de
réalisation, le solvant de la solution de l'étape (a) est un solvant organique
ou un
mélange de solvant organique et d'eau, par exemple, un mélange dans lequel le
solvant organique est le composant majoritaire, tel qu'un solvant organique
contenant des traces d'eau. Par exemple, le solvant organique est choisi parmi
les alcools C1-C10 (comme méthanol, éthanol, isopropanol, butanol, et
octanol),
les dialkylcétones (par exemple, l'acétone), les éthers, les esters ou une de
leurs
combinaisons.
Dans un mode de réalisation, l'étape (b) de la méthode comprend en outre un
traitement thermique (par exemple, dans un contenant scellé) qui comprend, par
exemple, le chauffage de la solution de l'étape (b) à une température dans
l'intervalle allant d'environ 50 C à environ 220 C, ou d'environ 90 C à
environ
3
160 C. Selon un mode de réalisation, le degré de lacunes cationiques (D) est
contrôlé par l'ajustement de la température du traitement thermique.
L'invention concerne aussi un composé à base de titane de formule chimique
générale:
Tii -x-yEx+yF4x(OH)4y02-4(x+y)
dans laquelle,
D représente une lacune cationique; et
x et y sont des nombres et répondent à la formule 0.01 (x+y) < 0.5, ou à
la formule 0.04 (x+y) <0.5.
Dans une mode de réalisation, le composé à base de titane est préparé selon le
procédé de l'invention. Dans un autre mode de réalisation, le composé à base
de
titane est le Ti0.781110.22F0.4(OH )0.4801.12.
L'invention concerne aussi un matériau électrochimiquement actif comprenant un
composé à base de titane préparé selon le procédé de l'invention ou un composé
à base de titane tel qu'ici défini; une électrode comprenant le matériau
électrochimiquement actif et un collecteur de courant; et des batteries
lithium-ion
les comprenant.
Selon certains aspects, des modes de réalisation de la technologie telle
qu'ici
décrite comprend les items suivants :
1. Méthode de préparation d'un composé à base de titane ayant une
structure de type anatase avec des lacunes cationiques résultant d'une
substitution partielle d'atomes d'oxygène par des atomes de fluor et des
groupes
hydroxyles, la méthode comprenant les étapes de:
a) préparation d'une solution contenant un précurseur de titane, un agent
fluorant et un solvant; et
b) précipitation du composé à base de titane ayant la formule chimique
générale Til -x-yElx+yF4x(OH)4y02-4(x+y), dans laquelle D représente une
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lacune cationique et dans laquelle x et y sont des nombres tels que 0.01
(x+y) < 0.5, et où x et y sont différents de zéro;
dans laquelle l'étape (a) ou l'étape (b) comprend en outre un traitement
thermique, et dans laquelle le traitement thermique comprend un chauffage
de la solution de l'étape (a) à une température dans l'intervalle allant de
50 C à 220 C dans un contenant scellé.
2. Méthode
selon l'item 1, dans laquelle x et y sont des nombres tels que
0.04 (x+y) < 0.5.
3. Méthode
selon l'item 1 ou 2, dans laquelle le précurseur de titane est choisi
parmi les C2-C1oalkoxides de titane et le chlorure de titane.
4. Méthode selon l'un quelconque des items 1 à 3, dans laquelle l'agent
fluorant est un agent qui fournit des anions fluorure.
5. Méthode selon l'item 4, dans laquelle l'agent fluorant est le fluorure
d'hydrogène (HF), le fluorure d'ammonium (NH4F), ou le difluorure d'ammonium
et d'hydrogène (NH4H F2).
6. Méthode selon l'un quelconque des items 1 à 5, dans laquelle le solvant
de la solution de l'étape (a) comprend un solvant organique ou un mélange de
solvant organique et d'eau.
7. Méthode
selon l'item 6, dans laquelle le solvant organique est choisi parmi
un alcool Ci-Cio, une dialkylcétone, un éther, un ester et une de leurs
combinaisons.
8. Méthode selon l'item 7, dans laquelle la dialkylcétone est l'acétone.
9. Méthode selon l'un quelconque des items 6 à 8, dans laquelle le solvant
organique est du méthanol, de l'éthanol, de l'isopropanol, du butanol, de
l'octanol
ou une de leurs combinaisons.
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10. Méthode selon l'un quelconque des items 1 à 9, dans laquelle le
traitement
thermique comprend un chauffage de la solution de l'étape (a) à une
température
dans l'intervalle allant de 90 C à 160 C.
11. Méthode selon l'item 8 ou 9, dans laquelle la valeur de (x+y) est
contrôlé
par ajustement de la température du traitement thermique.
12. Composé à base de titane de formule chimique générale:
Tii-x-yEx+yF4x(OH)4y02-4(x+y)
dans laquelle,
El représente une lacune cationique; et
x et y sont des nombres et répondent à la formule 0.01 (x+y) < 0.5, et où
x et y sont différents de zéro.
13. Composé à base de titane préparé par un procédé selon l'un quelconque
des items 1 à 10, dans lequel ledit composé est de formule chimique générale:
Ti1-x-y x+y02-4(x+y)F4x(0 FI )4y
dans laquelle,
El représente une lacune cationique; et
x et y sont des nombres et répondent à la formule 0.01 (x+y) < 0.5, et où
x et y sont différents de zéro.
14. Composé à base de titane selon l'item 12 ou 13, dans lequel x et y sont
des nombres tels que 0.04 (x+y) <0.5.
15. Composé à base de titane selon l'un quelconque des items 12 à 14,
lequel
est Ti0.781110.22F0.4(0F1)0.4801.12.
16. Matériau électrochimiquement actif comprenant un composé à base de
titane tel que défini dans l'un quelconque des items 12 à 15.
17. Électrode comprenant le matériau électrochimiquement actif de l'item 16
sur un collecteur de courant.
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18. Batterie lithium-ion comprenant l'électrode de l'item 17, une
contre-
électrode et un électrolyte entre l'électrode et la contre-électrode.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention seront mieux
compris à la lecture de la description ci-dessous en référence aux dessins
annexés.
BREVE DESCRIPTION DES DESSINS
La Figure 1 montre un diagramme de diffraction des rayons X sur poudre d'une
phase préparée selon l'exemple 1. Le diagramme a été indexé en utilisant la
symétrie quadratique, caractéristique du réseau anatase.
La Figure 2 illustre une micrographie électronique à transmission en haute
résolution (TEM) obtenue à partir de la phase préparée selon l'exemple 1.
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La Figure 3 montre le spectre de noyau par XPS de Ti2p obtenu à partir de la
phase préparée selon l'exemple 1.
La Figure 4 montre un spectre RMN du 19F par rotation à l'angle magique de la
phase préparée selon l'exemple 1.
La Figure 5 montre la corrélation entre la température de synthèse et la
composition chimique de Tii_x_yElx.y02-4(x+y)F4x(OH)4y. L'occupation du site
Ti (4a)
a été déterminé par l'analyse structurelle des données de diffraction.
La Figure 6 montre le potentiel en fonction de la capacité d'une cellule
Li/Tio.781110.22F0.40(OH)0.4801.12 cyclée entre 1 et 3V à 20 mA/g. Encart:
Profil de
voltage d'une cellule Li/TiO2.
La Figure 7 démontre le potentiel à quasi-équilibre obtenu par la technique de
titrage galvanostatique intermittent. La cellule
Li/Ti0.781110.22F0.40(OH)0.4801.12 a été
déchargée de façon intermittente à un taux C de C/10 (33.5 mA/g) pendant 20
min suivi de 20 heures de relaxation. L'axe x réfère au nombre d'ions Li
insérés
dans l'électrode Tio.781110.22F0.40(OH)0.4801.12-
La Figure 8 montre le taux de capacité d'une cellule
Li/Ti0.78Do.22F0.40(OH)0.4801.12. Pour fins de comparaison, les données
obtenues
pour une cellule Li/TiO2 sous 335 mA/g sont aussi indiquées.
DESCRIPTION DÉTAILLÉE
La présente invention concerne des méthodes pour la préparation de composés
à base de titane ayant une structure de type anatase avec des lacunes
cationiques résultant de la substitution d'atomes oxygènes par des groupes
fluor/hydroxyle. Le degré de lacunes cationiques peux être contrôlé par la
quantité de groupes fluor/OH substituant les atomes d'oxygène à l'intérieur du
réseau anatase. La formule chimique générale du composé préparé est Tii,_
yElx+yF4x(OH)4y02-4(x+y), Où D représente une lacune cationique et x et y sont
tels
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que leur somme se situe entre 0.01 et 0.5, ou entre 0.04 et 0.5, la limite
supérieure étant exclue.
La présence de lacunes cationiques à l'intérieur du réseau fournit des sites
vacants additionnels pour accueillir des ions lithium et augmenter la mobilité
ionique, ainsi contribuant potentiellement à l'obtention d'une densité
d'énergie/de
puissance plus élevée.
L'invention concerne en outre des cellules électrochimiques utilisant les
composés à base de titane ici préparés, comme électrode avec un arrangement
structurel/une formule chimique permettant un mécanisme de stockage de lithium
contribuant à une puissance élevée et à une densité énergétique élevée pouvant
être obtenue. La modification de l'arrangement structurel par le contrôle de
la
composition chimique induit une variation dans la réponse électrochimique
lorsque testée comme électrode négative dans des batteries au lithium. En
effet,
la présence de lacunes cationiques et d'atomes de fluor au sein du réseau
induit
un comportement de solution solide réversible au moment de l'intercalation du
lithium par opposition à la transition de premier ordre réversible observée
avec
l'anatase de TiO2 stoechiométrique. De plus, une amélioration significative en
termes de taux de capacité, par rapport au TiO2 pur, peut être atteinte avec
le
présent matériau, lorsqu'utilisé comme électrode, étant approprié pour des
applications à puissance élevée.
La présente invention décrit la préparation de composés à base de titane ayant
une structure de type anatase avec des lacunes cationiques induites par la
substitution partielle de l'oxygène par le fluor et des groupements
hydroxyles, et
leurs utilisations dans des électrodes négatives pour batteries lithium-ion.
Dans certains modes de réalisation, cette demande décrit une méthode de
préparation utilisant, mais sans s'y limiter, les étapes suivantes:
a) Préparation d'une solution contenant un précurseur de titane et un agent
fluorant, et
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b) Précipitation d'un composé à base de titane ayant la formule chimique
générale Ti1_x_y111,-,y02_4(x+y)F4x(OH)4y, où D représente une lacune
cationique et dans lequel x et y sont des nombres tels que 0.01 (x+y) <
0.5. ou tels que 0.04 (x+y) < 0.5, par exemple, 0.1 (x+y)
0.3, dans
lequel x ne peut pas être zéro.
Par exemple, le précurseur de titane de l'étape (a) est choisi parmi les C2-
C10alkoxydes de titane et le chlorure de titane. Par exemple, le C2-
C10alkoxyde
de titane peut être choisi parmi l'éthoxyde, le propoxyde, l'isopropoxyde
et/ou le
butoxyde de titane. L'agent fluorant est un agent agissant comme source
d'anion
fluorure incluant, par exemple et sans limitation, le fluorure d'hydrogène
(HF), le
fluorure d'ammonium (NH4F), et le difluorure d'ammonium et d'hydrogène
(NH4HF2). L'agent fluorant peut être sous forme de solution, par exemple, de
solution aqueuse, comme une solution concentrée d'acide fluorhydrique. Par
exemple, le solvant utilisé dans le solution de l'étape (a) est un solvant
organique
ou un mélange de solvant organique et d'eau. Le solvant organique est choisi
parmi les alcools C1-C10, les dialkylcétones (par exemple, l'acétone), les
éthers et
les esters. Des exemples d'alcools C1-C10 incluent le méthanol, l'éthanol,
l'isopropanol, le butanol, et l'octanol.
Dans un mode de réalisation, une solution contenant un alkoxyde de titane, un
alcool et une source d'ion fluorure est utilisée. Le rapport molaire du
fluorure et
du titane varie de préférence de 0.1 à 4, de préférence le rapport molaire est
de
2Ø Typiquement, une solution contenant de l'alkoxyde de titane, le fluorure
et le
solvant organique est préparée et ensuite transférée dans un contenant scellé,
par exemple, un contenant scellé recouvert de Téflon . Le contenant scellé est
ensuite placé dans un four et soumis à une température, par exemple, comprise
dans l'intervalle allant d'environ 50 C à environ 200 C, ou d'environ 90 C à
environ 160 C, ou la température est réglée à environ 90 C. La durée du
traitement thermique est de préférence comprise entre une et 300 heures,
préférablement environ 12 heures. Après filtration, le précipité est ensuite
lavé et
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dégazé pendant une nuit à une température allant de 50 à 400 C, de préférence
à 150 C.
Plusieurs composés d'anatase fluoré, ayant des compositions chimiques
différentes, ont été préparés pour des fins d'exemples par le procédé de
préparation de la présente demande. A des fins de comparaison, un composé
sans fluor a été préparé par traitement thermique d'un composé fluoré à 450 C
pendant 4 heures sous atmosphère d'air.
EXEMPLES
Les exemples non-limitatifs suivants illustrent l'invention. Ces exemples et
l'invention seront aussi mieux compris en référence aux figures annexées.
Exemple 1
Un anatase fluoré a été obtenu par le traitement d'une solution contenant 13.5
mmol d'isopropoxyde de titane (4 mL) et 27 mmol de HF aqueux (40%) dans 25
mL d'isopropanol, dans un contenant scellé à 90 C pendant 12 heures. La Figure
1 présente le diagramme de diffraction des rayons X sur poudre (CuKa)
enregistré sur l'échantillon obtenu selon cet exemple. Le diagramme
correspondant a été indexé en utilisant la structure quadratique avec le
groupe
d'espace 141/amd, qui est caractéristique du réseau anatase. L'échantillon est
bien cristallisé et un élargissement des raies de rayon-x a été observé,
indiquant
de petits domaines de cohérence.
La microscopie électronique à transmission en haute résolution (HRTEM) (Figure
2) a révélé que la morphologie du solide consiste en des agglomérats de
particules dont la taille varie de 5 à 8 nm. De plus, l'élargissement des
raies de
rayon-x dépendant de hkl et la HRTEM indiquent la formation de cristaux
facettés, c'est-à-dire de plaquettes, en accord avec un article récent (H.G.
Yang
et al., 2008, Nature, Vol. 453, pages 638-641) qui souligne le rôle des atomes
de
fluor dans la stabilisation de surfaces métastables. La surface spécifique,
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déterminée par adsorption d'azote sur l'échantillon préparé selon cet exemple,
était d'environ 180 m2/g.
L'état d'oxydation du titane à l'intérieur de l'échantillon a été déterminé en
utilisant la spectroscopie photo-électronique aux rayons X. La Figure 3
représente le spectre de noyau par XPS de Ti2p avec le noyau Ti 4312 situé à
458,9 eV, caractéristique du titane tétravalent.
La teneur en atomes de fluor dans l'échantillon préparé a été évaluée en
utilisant
la Résonance Magnétique Nucléaire à l'état solide du noyau fluor (19F).
L'estimation du rapport molaire F/Ti a été réalisée en utilisant une référence
(NaF) et a conduit à un rapport de 0.5. La composition chimique de
l'échantillon
était Tio.78Do.22F0.4(OH)0.4801.12. A titre d'information, les trois signaux
observés
dans les spectres RMN 19F MAS (Figure 4) ont été assignés à divers modes de
coordination du fluor au sein du réseau anatase. Le pic centré à -85 ppm a été
assigné à un fluor coordonné à trois ions titane. Le pic le plus intense situé
près
de 0 ppm est caractéristique d'un fluor ponté et a donc été attribué aux ions
fluorure situés près d'une lacune. Finalement, le signal large détecté à
environ 90
ppm a été assigné à des ions fluorure situés près de deux lacunes, c'est-à-
dire
coordonnés une fois. De par l'intensité relative, il a été conclu que les ions
fluorure ont préférentiellement adopté une coordination de 2, soit voisin
d'une
lacune.
La diffraction par synchrotron a aussi été utilisée pour l'obtention des
données
cristallographiques de l'échantillon. Les résultats ont été comparés à ceux
d'un
composé TiO2 sans fluor et sont résumés dans le Tableau 1.
Tableau 1. Paramètres structurels obtenus par l'analyse des données de
diffraction.
TiO2 Ti 0.78 00.2201.12F0.4( OH )0.48
a (A) 3.7695(5) 3.784(1)
c (A) 9.454(2) 9.448(6)
V(A3) 134.33(4) 135.28(10)
d Ti-O/F (A) 2*1.972(3) 2*1.984(6)
4*1.925(1) 4*1.929(1)
Ti (4a) occupation 1.00(1) 0.74(4)
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Les deux composés ont montré des valeurs proches de paramètres de cellule
unitaire et de distances interatomiques. L'affinage des taux d'occupation du
TiO2
sans fluor a conduit à un taux d'occupation de 100% confirmant la composition
stoechiométrique. D'un autre côté, le composé fluoré présente un taux
d'occupation Ti (4a) de 78%. Ainsi, la combinaison de différentes techniques,
y
compris des analyses élémentaires et thermiques, permet de déterminer une
composition chimique de Tio.781110.22F0.4(OH)0.4801.12 pour l'échantillon
préparé
dans cet exemple.
Exemple 2
La teneur en lacunes cationiques dans Tii_x_ylllx+yF4x(OH)4y02_4(x+y) peut
être
contrôlée de manière synthétique. Différentes concentrations cationiques ont
été
obtenues en ajustant la température de réaction dans les conditions de
l'Exemple
1. Des solutions contenant 13.5 mmol d'isopropoxyde de titane (4 mL) et 27
mmol de HF aqueux (40%) dans 25 mL d'isopropanol, placé dans des
contenants scellés, ont été traités à différentes températures allant de 90 à
160 C pendant 12 heures. La teneur en lacunes cationiques des échantillons
préparés a été déterminée par l'analyse des données de diffraction. Les
résultats
présentés à la Figure 5 ont montré une variation linéaire de la teneur
cationique
en fonction de la température de réaction.
Exemple 3
Les Ti0.78Do.22F0.4(OH)0.4801.12 préparé selon l'Exemple 1 a été testé dans
une
cellule Li/Ti0.781110.22F0.4(OH)0.4801.12. La cellule électrochimique est
composée
d'une électrode positive, d'une électrode négative, et d'un électrolyte non-
aqueux. L'électrode positive est constituée d'une mélange de 80% (en poids) de
poudre de Ti0.7800.22F0.8801.12, de 10% (en poids) de carbone, et de 10% (en
poids) de liant PVDF, enduit sur une feuille de cuivre. L'électrode négative
était
du lithium métallique et servait de référence. Une solution commerciale de
LP30
a été utilisée comme électrolyte non-aqueux. Il contient du LiPF6 dissout dans
un
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mélange de solvants carbonate d'éthylène (EC) et carbonate de diméthyle
(DMC).
La Figure 6 montre les courbes de potentiel en fonction de la capacité d'une
cellule Li/Tio.78D0.22F0.4(OH)0.4801.12 sous 20 mA/g pour les trois premiers
cycles.
La fenêtre de tension a été réglée entre 1 et 3V. La première capacité de
décharge a dépassé de loin la capacité théorique, atteignant 490 mAh/g. Une
grande capacité irréversible est observée lors de la charge, avec une capacité
de
charge atteignant 230 mAh/g. Un tel phénomène est communément observé
pour des matériaux basé sur du titane nanométrique et est attribué à du
lithium
réagissant avec les espèces de surface (H20, groupes OH, etc.). Le point le
plus
frappant ici, est la forme des courbes en décharge (réduction) et en charge
(oxydation) présentant une évolution continue du potentiel par rapport à la
capacité, ce qui indique que l'anatase fluoré Ti0.781110.22F0.4(OH)0.480112
insère du
lithium de manière topotactique par un procédé en une seule phase, c'est-à-
dire
un comportement de solution solide. Ceci est en contraste avec l'anatase TiO2
qui insère le lithium par un procédé en deux phases (transition de premier
ordre)
selon une transition de phase quadratique (141/amd) à orthorhombique (lm/na)
caractérisée par la présence d'un plateau Li à 1.78V (encart dans la Figure
6).
Pour confirmer que la réaction avec le lithium procède via un comportement de
solution solide, le potentiel à quasi-équilibre (Figure 7) a été obtenu par la
technique de titrage galvanostatique intermittent (GITT). Le graphique GITT
montre une courbe lisse soulignant que le lithium est inséré dans le
Ti0i5Ill0.22F0.4(OH)0.480112 via un comportement de solution solide.
La Figure 8 montre l'évolution de la capacité en fonction du nombre de cycle
pour une cellule Li/Tio.781110.22F0.8801.12. Une excellente rétention de
capacité a été
obtenue sous haute densité de courant. La cellule Li/Ti0781110.22F0.880112
peut en
effet soutenir une capacité de 135 mAh/g après 50 cycles sous 3335 mA/g. Ceci
correspond à décharger 135 mAh/g en 4 minutes, ce qui est équivalent à un taux
de 15C. Pour fins de comparaison, la cellule Li/TiO2 cyclée sous 335 mA/g
atteint
11
165 mAh/g après 10 cycles, démontrant le taux de capacité supérieur de
l'anatase
fluoré vis-à-vis l'échantillon sans fluor.
De nombreuses modifications pourraient être apportées à l'un ou l'autre des
modes de réalisation décrits ci-dessus sans s'éloigner de la portée de
l'invention
telle qu'envisagée.
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Date Reçue/Date Received 2022-01-11
