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Accumulateur Lithium Soufre

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Accumulateur Lithium Soufre ( accumulateur-lithium-soufre )

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(a) (b) Figure 21. Comparaison des capacités (théorique vs. expérimentale) obtenues pour les différentes zones (a); formation de Li2S (bleu) et consommation de Li2S (rouge) au cours du cycle initial à C/20. Evolution de l’aire de la raie (111) en fonction de la capacité. Afin d’obtenir une évolution quantitative du Li2S formé/consommé et de proposer un mécanisme électrochimique de réduction/oxydation des polysulfures, une méthodologie spécifique a été mise en place. Une étude par DRX ex situ de mélanges Li2S/S8 de compositions définies a permis d’associer l’aire de la raie (111) de Li2S à la quantité de Li2S formé. Le processus de réduction se produit en deux étapes, tout d'abord, la réduction des S42- avec formation uniquement de Li2S, puis une réaction concurrentielle apparaît, les données, en termes d’électrons échangés, sont cohérentes avec la formation de la phase Li2S2 en addition de Li2S. Ce changement de mécanisme électrochimique pourrait être attribué au recouvrement de la surface de l’électrode par un film passif de Li2S. Dans nos conditions expérimentales, le produit de fin de décharge est composé d’un mélange Li2S2/Li2S comprenant majoritairement Li2S2 (i.e. 60 %). Lors de la charge, Li2S et Li2S2 semblent s’oxyder à des vitesses similaires. Durant la deuxième étape de charge, l’oxydation de Li2S devient moins sélective, du fait de l’oxydation aisée des polysulfures à longues chaines présents dans l’électrolyte. Cette évolution a été suivie sur un grand nombre de cycles, les formation/consommation de Li2S (et S8) sont obtenues pour des états de charge/décharge similaires au 26th cycle qu’au premier. L’effet du régime a également été évalué, l’hystéresis observée à C/20 est également obtenue pour un régime élevé de C/8. La formation de β-S8 à la fin de la charge a également été confirmée sur un grand nombre de cycles. 270

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