Approche stochastique de l'étude de suspensions de LiCoO2 pour une application aux batteries redox-flow
Abstract
L’utilisation de suspensions contenant des matériaux d’insertion au sein
des batteries redox-flow1 est récemment apparue comme une alternative viable aux
limitations des systèmes classiques, opérant avec des espèces dissoutes, mais
soulèvent néanmoins la question des interactions particules/électrode. Bard et al.2
proposent une approche expérimentale permettant la détection électrochimique de
nanoparticules à l’aide d’une ultramicroélectrode (UME) à la surface de laquelle
chaque collision de particule conduit à la formation d’un transitoire de courant.
Nous proposons d’adapter cette méthode à la caractérisation de
suspensions aqueuses de nanoparticules de LiCoO2 (LCO-NP). Lorsqu’une UME
est polarisée à un certain potentiel, les collisions de LCO-NP produisent des
transitoires de courant associés à la réaction de désinsertion de Li+. L’aire des pics
est alors proportionnelle à la taille de l’agrégat impliqué dans la collision (Fig-1).
Les transitoires présentent également une décroissance exponentielle, qui est liée
au mécanisme de diffusion du Li+ au sein de la nanoparticule. Les valeurs des
constantes de temps associées sont cohérentes avec la longueur des chemins de
diffusion à l’échelle de la NP (Fig-2). Enfin, la relation entre la fréquence des
collisions et la concentration des LCO-NP permet d’étudier leur mobilité.
Cette présentation porte sur la méthode développée et montre l’intérêt de
cette nouvelle approche pour caractériser le comportement électrochimique de
suspensions de nanoparticules. Ces informations sont cruciales dans le
développement de batteries redox-flow semi-solide performantes.
(1) Huang, Q.; Grätzel, M. PCCP 2013, 15 (6), 1793–1797.
(2) Xiao, X.; Bard, A. J. JACS, 2008, 22, 16669–16677.