Gervais, Simon
(2015).
« Développement d'une méthode pour l'analyse du transport de masse dans une pile li-ion » Mémoire.
Montréal (Québec, Canada), Université du Québec à Montréal, Maîtrise en chimie.
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Résumé
Le but de ce mémoire est de présenter le développement de deux techniques de mesure permettant l'analyse du transport de masse à l'intérieur des composantes (électrolyte, séparateur et électrode composite) retrouvées dans les piles lithium-ion. Le premier chapitre s'attardera à la présentation de différents systèmes de stockage électrochimique. Le chapitre II présentera diverses méthodes déjà utilisées afin d'analyser le transport de masse, ainsi que les deux techniques développées dans le cadre de ce projet de maîtrise. Le chapitre III concernera la partie expérimentale, alors que le chapitre IV présentera les résultats et la discussion. La première méthode développée est basée sur des mesures effectuées strictement par diffusion. Il s'agit de minimiser les modes convectifs et migratoires du transport de masse et d'analyser ce dernier par le seul mode de diffusion. Pour ce faire, des mesures nommées polarisation-interruption sont effectuées sur des piles de type bouton. La polarisation consiste en l'imposition d'une densité de courant afin de créer un gradient de concentration à l'intérieur de la pile, alors que l'interruption est l'étape où le courant est coupé. La différence de potentiel est alors enregistrée (en fonction du temps) au fur et à mesure que le gradient de concentration s'amenuise et que la pile retourne vers l'équilibre. À l'aide d'une simulation mathématique et de ces résultats expérimentaux, les coefficients de diffusion effectifs (ainsi que les valeurs de tortuosité) des ions Li+ à l'intérieur de séparateurs Celgard 2500 et d'électrodes composites sont déterminés. La deuxième méthode est basée sur des mesures effectuées strictement par migration. Il s'agit de minimiser les modes convectifs et diffusifs. La première étape consiste à fabriquer des électrodes de références (pseudo-références) stables dans le milieu électrolytique choisi. Ces électrodes serviront à mesurer la différence de potentiel à un endroit précis d'une cellule électrochimique spécialement conçue pour les mesures expérimentales. La deuxième étape consiste à mesurer le coefficient de diffusion intrinsèque de l'électrolyte utilisé (LiClO4 1M dans du carbonate de propylène). Cette mesure se fait par voie galvanostatique et consiste à imposer un camant dans la cellule, afin d'enregistrer la différence de potentiel créée par la migration des ions à travers cette cellule. Le positionnement des électrodes de pseudoréférences permet de contrôler l'endroit même où la différence de potentiel est mesurée. Les électrodes responsables des réactions d'oxydoréduction (lithium métallique) sont disposées loin du canal de mesure afin de ne pas créer de gradient de concentration. De cette façon, seule la migration est responsable du mouvement des ions. Les coefficients de diffusion effectifs (ainsi que les valeurs de tortuosité) des ions Li+ à l'intérieur de séparateurs Celgard 2500 et d'électrodes composites sont ainsi déterminés.
| Type: |
Mémoire accepté
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| Informations complémentaires: |
Le mémoire a été numérisé tel que transmis par l'auteur. |
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Directeur de thèse: |
Schougaard, Steen Brian |
| Mots-clés ou Sujets: |
Batteries au lithium-ion. Mesure, Analyse électrochimique, Transfert de masse, Véhicules électriques, Énergie. Stockage. Appareils et matériel |
| Unité d'appartenance: |
Faculté des sciences > Département de chimie |
| Déposé par: |
Service des bibliothèques
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| Date de dépôt: |
27 nov. 2015 16:52 |
| Dernière modification: |
27 nov. 2015 16:52 |
| Adresse URL : |
http://archipel.uqam.ca/id/eprint/7493 |
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