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Graphite electrode thermal behavior and solid electrolyte interphase investigations: Role of state-of-the-art binders, carbonate additives and lithium bis(fluorosulfonyl)imide salt

Authors :
Carine Davoisne
Amandine Lecocq
Sylvie Grugeon
Michel Armand
Coralie Forestier
Stéphane Laruelle
Lucas Sannier
Guy Marlair
Institut National de l'Environnement Industriel et des Risques (INERIS)
Laboratoire réactivité et chimie des solides - UMR CNRS 7314 (LRCS)
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)
Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie (RS2E)
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Université de Nantes (UN)-Université de Montpellier (UM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)
Technocentre Renault [Guyancourt]
RENAULT
ANRT
Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
Université de Nantes (UN)-Aix Marseille Université (AMU)-Université de Haute-Alsace (UHA) Mulhouse - Colmar (Université de Haute-Alsace (UHA))-Collège de France (CdF (institution))-Université de Picardie Jules Verne (UPJV)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier (ENSCM)-Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris - Chimie ParisTech-PSL (ENSCP)
Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Montpellier (UM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)
Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut polytechnique de Grenoble - Grenoble Institute of Technology (Grenoble INP )
Université Grenoble Alpes (UGA)-Université Grenoble Alpes (UGA)
Source :
Journal of Power Sources, Journal of Power Sources, Elsevier, 2016, 330, pp.186-194. ⟨10.1016/j.jpowsour.2016.09.005⟩, Journal of Power Sources, 2016, 330, pp.186-194. ⟨10.1016/j.jpowsour.2016.09.005⟩
Publication Year :
2016
Publisher :
HAL CCSD, 2016.

Abstract

International audience; The risk of thermal runaway is, for Li-ion batteries, a critical issue for large-scale applications. This results in manufacturers and researchers placing great emphasis on minimizing the heat generation and thereby mitigating safety-related risks through the search for suitable materials or additives. To this end an in-depth stepwise investigation has been undertaken to provide a better understanding of the exothermic processes that take place at the negative electrode/electrolyte interface as well as an increased visibility of the role of the state-of-the-art electrode binders, additives and lithium salt by means of the classical DSC technique.A reliable experimental set up helped quantify the beneficial or harmful contribution of binder polymers to the exothermic behavior of the CMC/SBR containing graphite electrode film in contact with 1 M LiPF6 in EC:DMC:EMC (1:1:1 v/v/v) electrolyte. Further, the role of the VC, FEC and VEC electrolyte additives (2 wt.%) in reinforcing the protective SEI layer towards thermally induced electrolyte reduction is discussed in the light of infrared spectroscopy and transmission electron microscopy analyzes results.Moreover, after a preliminary corrosion study of LiPF6/LiFSI mixtures, we showed that the 0.66/0.33 molar composition can be used in commercial NMC-based LiBs with a positive effect on the thermal runaway.

Details

Language :
English
ISSN :
03787753 and 18732755
Database :
OpenAIRE
Journal :
Journal of Power Sources, Journal of Power Sources, Elsevier, 2016, 330, pp.186-194. ⟨10.1016/j.jpowsour.2016.09.005⟩, Journal of Power Sources, 2016, 330, pp.186-194. ⟨10.1016/j.jpowsour.2016.09.005⟩
Accession number :
edsair.doi.dedup.....49b537b36a350f16ba1dfb1c4a8b0191