en fr Study of lithium borates glasses usable in microbatteries: correlation between ionic conductivity and thermomecanical properties Etude de verres borates de lithium utilisables dans les microbatteries : corrélation conductiReport as inadecuate




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1 ICMCB - Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux

Abstract : The growing use of miniaturized electronic devices results in a strong demand in high-performance energy microsources, such as lithium microbatteries. In order to improve electrolyte properties, we have studied the electrical and thermomechanical properties of bulk electrolyte based on lithium borate glasses. A correlation between ionic conductivity and thermal expansion coefficient has been evidenced for bulk materials. Further to CTE results, a predicting model based on studies leaded by Appen allowing a determination of CTE as a function of the chemical composition has been developed. In a second time, different preparation techniques of dense nitrated targets have been implemented in order to decrease their CTE and to allow their use for a longer period. Otherwise, nitrated targets have also been considered to increase the nitrogen content in thin films. Finally, electrolyte thin films of different compositions have been prepared by rf magnetron sputtering under pure argon or nitrogen gas and have been chemically, structurally, electrically and thermomecanically characterized. The favorable influence of nitrogen on the ionic conductivity of thin films has been confirmed.

Résumé : L-utilisation croissante de systèmes électroniques miniaturisés induit une forte demande en microsources d-énergie performantes, telles que les microbatteries au lithium. En vue d-améliorer les propriétés de l-électrolyte, nous avons étudié les propriétés électriques et thermomécaniques d-électrolytes solides de type borate de lithium. Une corrélation entre la conductivité ionique et le coefficient de dilatation thermique CTE a été mise en évidence pour différentes compositions de verres massifs. A partir des résultats de CTE obtenus, un modèle de prédiction basé sur les travaux de Appen permettant la détermination de ce dernier en fonction de la composition chimique a été développé. Dans un second temps, différentes techniques de préparation de cibles denses nitrurées ont été mises en œuvre afin d-abaisser le CTE de la cible et ainsi permettre son utilisation sur une plus longue durée. Par ailleurs, l-utilisation d-une cible nitrurée a également été envisagée pour augmenter la teneur en azote dans les couches minces. Finalement, des couches minces d-électrolyte de différentes compositions ont été préparées par pulvérisation cathodique sous plasma d-argon ou d-azote pur et ont fait l-objet d-une caractérisation chimique, structurale, électrique et thermomécanique. Le rôle bénéfique de l-azote sur la conductivité ionique des couches minces a ainsi pu être confirmé.

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Keywords : Target preparation Thin films Ionic conductor glass Magnetron sputtering Thermal expansion coefficient

Mots-clés : Pulvérisation cathodique Verre conducteur ionique Préparation de cibles Coefficient de dilatation thermique Couches minces





Author: Alexandra Trupkovic -

Source: https://hal.archives-ouvertes.fr/



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