Propriétés thermo-mécaniques des micro-batteries
Institution:
Paris 6Disciplines:
Directors:
Abstract EN:
The miniaturization of electronic devices brings a strong demand for miniaturized power sources. Micro-batteries fit well with this demand. The micro-battery that we studied with the active multilayer system: Ti / a-Si / LiPON / TiOS (lithiated) / Ti has been fabricated by CEA-LITEN. My work is part of the STRESSBAT research project, supported by the French National Research Agency. This project is devoted to the improvement of the electrochemical and thermo-mechanical performances of this type of micro-battery. As the global thermo-mechanical properties of micro-batteries depend on the characteristics of their individual components, my thesis is dedicated primarily to the characterization of mechanical and thermal properties of each of them. We use two techniques both based on "pump-probe" method: picosecond ultrasonics and thermo-reflectance microscopy. Specifically, picosecond ultrasonics allows us to measure the velocities of longitudinal and Rayleigh waves, and if possible, the density of the studied material. These data will help us to deduce some elastic parameters like Young’s modulus and Poisson’s ratio. Thermo-reflectance microscopy allows us to extract the thermal conductivity and diffusivity with the help of the theoretical analysis of lateral heat diffusion. The Ti current collector, LiPON electrolyte, TiOS and a-Si electrodes are studied successively by these two techniques
Abstract FR:
La miniaturisation des dispositifs électroniques a pour conséquence une forte demande de sources d’énergie miniaturisée. Les micro-batteries répondent exactement à cette demande. La micro-batterie que nous étudions avec l’empilement actif de Ti / a-Si / LiPON / TiOS (lithié) / Ti a été élaborée par le CEA-LITEN. Mon travail s’inscrit dans le projet STRESSBAT, soutenu par l’Agence Nationale de la Recherche (ANR), dont le but est d’améliorer des performances électrochimiques et thermomécaniques de ce type de micro-batterie. Comme les propriétés thermomécaniques globales de la micro-batterie dépendent des caractéristiques de ses composants individuels, ma thèse s’organise principalement autour de la caractérisation mécanique et thermique de ceux-ci. Nous utilisons deux techniques de type pompe-sonde: l’acoustique picoseconde et la microscopie de thermo-réflectance. Concrètement, l’acoustique picoseconde nous permet de mesurer la vitesse des ondes longitudinales et des ondes de Rayleigh, et accessoirement la densité du matériau étudié. Ces données permettront de remonter à des paramètres tels que le module d’Young et le coefficient de Poisson. La microscopie de thermo-réflectance nous permet d’extraire conductivité et diffusivité thermiques par l’analyse théorique de la diffusion latérale de la chaleur. Le collecteur de courant Ti, l’électrolyte LiPON, les électrodes TiOS et a-Si ont été étudiés successivement par ces deux techniques