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Contrôle de l’homogénéité de la première lithiation dans le silicium amorphe méthylé

par Anne-Marie - publié le

Les électrodes en silicium amorphe méthylé (a-Si1-x(CH3)x:H) ont une meilleure cyclabilité que celles constituées de silicium amorphe pur (a-Si:H). De ce fait, elles seraient de meilleures candidates pour des batteries lithium-ion de grande densité d’énergie. Cependant, on observe par microscopie optique operando que la première lithiation d’une couche mince de silicium amorphe méthylé est non uniforme : elle démarre à partir de centres de nucléation isolés puis croit radialement à partir de ces centres. Ceux-ci apparaissent soit instantanément par claquage diélectrique au début de la lithiation, soit plus progressivement au niveau de défauts morphologiques où l’épaisseur de la couche est réduite. Dans les deux cas, des dommages sont induits sur ces centres de nucléation par les densités de courant très élevées qu’ils supportent au début de la lithiation. Il est donc souhaitable d’éviter ce phénomène, qui est lié à la grande résistivité du matériau méthylé. Le dopage au bore permet de réduire significativement cette résistivité : nous avons montré qu’il permet effectivement d’obtenir une lithiation homogène du silicium amorphe méthylé. Ces résultats ont fait l’objet d’un article publié dans Electrochimica Acta. [1]

[1] Controlling homogeneity of the first lithiation in methylated amorphous silicon.
Yue Feng, Abdelhak Cheriet, Marianthi Panagopoulou, Damien Aureau, Alistair C.H. Rowe, Catherine Henry-De-Villeneuve, Michel Rosso and François Ozanam, Electrochimica Acta, 2022, 403, pp.139655. DOI :⟨10.1016/j.electacta.2021.139655⟩.