886 resultados para Synthèse de titanates de lithium


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Le marché des accumulateurs lithium-ion est en expansion. Cette croissance repose partiellement sur la multiplication des niches d’utilisation et l’amélioration constante de leurs performances. En raison de leur durabilité exceptionnelle, de leur faible coût, de leur haute densité de puissance et de leur fiabilité, les anodes basées sur les titanates de lithium, et plus particulièrement le spinelle Li4Ti5O12, présentent une alternative d’intérêt aux matériaux classiques d’anodes en carbone pour de multiples applications. Leur utilisation sous forme de nanomatériaux permet d’augmenter significativement la puissance disponible par unité de poids. Ces nanomatériaux ne sont typiquement pas contraints dans une direction particulière (nanofils, nanoplaquettes), car ces formes impliquent une tension de surface plus importante et requièrent donc généralement un mécanisme de synthèse dédié. Or, ces nanostructures permettent des réductions supplémentaires dans les dimensions caractéristiques de diffusion et de conduction, maximisant ainsi la puissance disponible, tout en affectant les propriétés habituellement intrinsèques des matériaux. Par ailleurs, les réacteurs continus reposant sur la technologie du plasma thermique inductif constituent une voie de synthèse démontrée afin de générer des volumes importants de matériaux nanostructurés. Il s’avère donc pertinent d’évaluer leur potentiel dans la production de titanates de lithium nanostructurés. La pureté des titanates de lithium est difficile à jauger. Les techniques de quantification habituelles reposent sur la fluorescence ou la diffraction en rayons X, auxquelles le lithium élémentaire se prête peu ou pas. Afin de quantifier les nombreuses phases (Li4Ti5O12, Li2Ti3O7, Li2TiO3, TiO2, Li2CO3) identifiées dans les échantillons produits par plasma, un raffinement de Rietveld fut développé et validé. La présence de γ-Li2TiO3 fut identifiée, et la calorimétrie en balayage différentiel fut explorée comme outil permettant d’identifier et de quantifier la présence de β-Li2TiO3. Différentes proportions entre les phases produites et différents types de morphologies furent observés en fonction des conditions d’opération du plasma. Ainsi, des conditions de trempe réductrice et d’ensemencement en Li4Ti5O12 nanométrique semblent favoriser l’émergence de nanomorphologies en nanofils (associés à Li4Ti5O12) et en nanoplaquette (associées à Li2TiO3). De plus, l’ensemencement et les recuits augmentèrent significativement le rendement en la phase spinelle Li4Ti5O12 recherchée. Les recuits sur les poudres synthétisées par plasma indiquèrent que la décomposition du Li2Ti3O7 produit du Li4Ti5O12, du Li2TiO3 et du TiO2 (rutile). Afin d’approfondir l’investigation de ces réactions de décomposition, les paramètres cristallins du Li2Ti3O7 et du γ-Li2TiO3 furent définis à haute température. Des mesures continues en diffraction en rayon X à haute température furent réalisées lors de recuits de poudres synthétisées par plasma, ainsi que sur des mélanges de TiO2 anatase et de Li2CO3. Celles-ci indiquent la production d’un intermédiaire Li2Ti3O7 à partir de l’anatase et du carbonate, sa décomposition en Li4Ti5O12 et TiO2 (rutile) sur toute la plage de température étudiée, et en Li2TiO3 et TiO2 (rutile) à des températures inférieures à 700°C.

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Nous avons mis au point une approche novatrice pour la synthèse d’un matériau de cathode pour les piles lithium-ion basée sur la décomposition thermique de l’urée. Les hydroxydes de métal mixte (NixMnxCo(1-2x)(OH)2) ont été préparés (x = 0.00 à 0.50) et subséquemment utilisés comme précurseurs à la préparation de l’oxyde de métal mixte (LiNixMnxCo(1-2x)O2). Ces matériaux, ainsi que le phosphate de fer lithié (LiFePO4), sont pressentis comme matériaux de cathode commerciaux pour la prochaine génération de piles lithium-ion. Nous avons également développé un nouveau traitement post-synthèse afin d’améliorer la morphologie des hydroxydes. L’originalité de l’approche basée sur la décomposition thermique de l’urée réside dans l’utilisation inédite des hydroxydes comme précurseurs à la préparation d’oxydes de lithium mixtes par l’intermédiaire d’une technique de précipitation uniforme. De plus, nous proposons de nouvelles techniques de traitement s’adressant aux méthodes de synthèses traditionnelles. Les résultats obtenus par ces deux méthodes sont résumés dans deux articles soumis à des revues scientifiques. Tous les matériaux produits lors de cette recherche ont été analysés par diffraction des rayons X (DRX), microscope électronique à balayage (MEB), analyse thermique gravimétrique (ATG) et ont été caractérisés électrochimiquement. La performance électrochimique (nombre de cycles vs capacité) des matériaux de cathode a été conduite en mode galvanostatique.

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Le LiFePO4 est un matériau prometteur pour les cathodes des batteries au lithium. Il possède une bonne stabilité à haute température et les précurseurs utilisés pour la synthèse sont peu couteux. Malheureusement, sa faible conductivité nuit aux performances électrochimiques. Le fait de diminuer la taille des particules ou d’enrober les particules d’une couche de carbone permet d’augmenter la conductivité. Nous avons utilisé une nouvelle méthode appelée « synthèse par voie fondue » pour synthétiser le LiFePO4. Cette synthèse donne des gros cristaux et aucune impureté n’est détectée par analyse Rayon-X. En revanche, la synthèse de LiXFePO4 donne un mélange de LiFePO4 pur et d’impureté à base de lithium ou de fer selon l’excès de fer ou de lithium utilisé. La taille des particules de LiFePO4 est réduite à l’aide d’un broyeur planétaire et plusieurs paramètres de broyage sont étudiés. Une couche de carbone est ensuite déposée sur la surface des particules broyées par un traitement thermique sur le LiFePO4 avec du -lactose. L’influence de plusieurs paramètres comme la température du traitement thermique ou la durée du chauffage sont étudiés. Ces expériences sont réalisées avec un appareil d’analyse thermogravimétrique (ATG) qui donne la quantité de chaleur ainsi que la variation de masse durant le chauffage de l’échantillon. Ce nouveau chauffage pour la couche de carbone donne des échantillons dont les performances électrochimiques sont similaires à celles obtenues précédemment avec la méthode de chauffage pour la couche de carbone utilisant le four tubulaire.

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Dans cette thèse nous démontrons le travail fait sur deux matériaux de cathodes pour les piles lithium-ion. Dans la première partie, nous avons préparé du phosphate de fer lithié (LiFePO4) par deux méthodes de lithiation présentées dans la littérature qui utilisent du phosphate de fer (FePO4) amorphe comme précurseur. Pour les deux méthodes, le produit obtenu à chaque étape de la synthèse a été analysé par la spectroscopie Mössbauer ainsi que par diffraction des rayons X (DRX) pour mieux comprendre le mécanisme de la réaction. Les résultats de ces analyses ont été publiés dans Journal of Power Sources. Le deuxième matériau de cathode qui a été étudié est le silicate de fer lithié (Li2FeSiO4). Une nouvelle méthode de synthèse a été développée pour obtenir le silicate de fer lithié en utilisant des produits chimiques peu couteux ainsi que de l’équipement de laboratoire de base. Le matériau a été obtenu par une synthèse à l’état solide. Les performances électrochimiques ont été obtenues après une étape de broyage et un dépôt d’une couche de carbone. Un essai a été fait pour synthétiser une version substituée du silicate de fer lithié dans le but d’augmenter les performances électrochimiques de ce matériau.

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Dans cette thèse, nous démontrons des travaux sur la synthèse à faible coût des matériaux de cathode et l'anode pour les piles lithium-ion. Pour les cathodes, nous avons utilisé des précurseurs à faible coût pour préparer LiFePO4 et LiFe0.3Mn0.7PO4 en utilisant une méthode hydrothermale. Tout d'abord, des matériaux composites (LiFePO4/C) ont été synthétisés à partir d'un précurseur de Fe2O3 par une procédé hydrothermique pour faire LiFePO4(OH) dans une première étape suivie d'une calcination rapide pour le revêtement de carbone. Deuxièmement, LiFePO4 avec une bonne cristallinité et une grande pureté a été synthétisé en une seule étape, avec Fe2O3 par voie hydrothermale. Troisièmement, LiFe0.3Mn0.7PO4 a été préparé en utilisant Fe2O3 et MnO comme des précurseurs de bas coûts au sein d'une méthode hydrothermale synthétique. Pour les matériaux d'anode, nous avons nos efforts concentré sur un matériau d'anode à faible coût α-Fe2O3 avec deux types de synthèse hydrothermales, une a base de micro-ondes (MAH) l’autre plus conventionnelles (CH). La nouveauté de cette thèse est que pour la première fois le LiFePO4 a été préparé par une méthode hydrothermale en utilisant un précurseur Fe3+ (Fe2O3). Le Fe2O3 est un précurseur à faible coût et en combinant ses coûts avec les conditions de synthèse à basse température nous avons réalisé une réduction considérable des coûts de production pour le LiFePO4, menant ainsi à une meilleure commercialisation du LiFePO4 comme matériaux de cathode dans les piles lithium-ion. Par cette méthode de préparation, le LiFePO4/C procure une capacité de décharge et une stabilité de cycle accrue par rapport une synthétisation par la méthode à l'état solide pour les mêmes précurseurs Les résultats sont résumés dans deux articles qui ont été récemment soumis dans des revues scientifiques.

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Aims. We determine the age and mass of the three best solar twin candidates in open cluster M 67 through lithium evolutionary models. Methods. We computed a grid of evolutionary models with non-standard mixing at metallicity [Fe/H] = 0.01 with the Toulouse-Geneva evolution code for a range of stellar masses. We estimated the mass and age of 10 solar analogs belonging to the open cluster M 67. We made a detailed study of the three solar twins of the sample, YPB637, YPB1194, and YPB1787. Results. We obtained a very accurate estimation of the mass of our solar analogs in M 67 by interpolating in the grid of evolutionary models. The three solar twins allowed us to estimate the age of the open cluster, which is 3.87(-0.66)(+0.55) Gyr, which is better constrained than former estimates. Conclusions. Our results show that the 3 solar twin candidates have one solar mass within the errors and that M 67 has a solar age within the errors, validating its use as a solar proxy. M 67 is an important cluster when searching for solar twins.

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We announce the discovery of the transiting planet CoRoT-13b. Ground-based follow-up in CFHT and IAC80 confirmed CoRoT's observations. The mass of the planet was measured with the HARPS spectrograph and the properties of the host star were obtained analyzing HIRES spectra from the Keck telescope. It is a hot Jupiter-like planet with an orbital period of 4.04 days, 1.3 Jupiter masses, 0.9 Jupiter radii, and a density of 2.34 g cm(-3). It orbits a G0V star with T(eff) = 5 945 K, M(*) = 1.09 M(circle dot), R(*) = 1.01 R(circle dot), solar metallicity, a lithium content of +1.45 dex, and an estimated age of between 0.12 and 3.15 Gyr. The lithium abundance of the star is consistent with its effective temperature, activity level, and age range derived from the stellar analysis. The density of the planet is extreme for its mass, implies that heavy elements are present with a mass of between about 140 and 300 M(circle plus).

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Context. To study the evolution of Li in the Galaxy it is necessary to observe dwarf or subgiant stars. These are the only long-lived stars whose present-day atmospheric chemical composition reflects their natal Li abundances according to standard models of stellar evolution. Although Li has been extensively studied in the Galactic disk and halo, to date there has only been one uncertain detection of Li in an unevolved bulge star. Aims. Our aim with this study is to provide the first clear detection of Li in the Galactic bulge, based on an analysis of a dwarf star that has largely retained its initial Li abundance. Methods. We performed a detailed elemental abundance analysis of the bulge dwarf star MOA-2010-BLG-285S using a high-resolution and high signal-to-noise spectrum obtained with the UVES spectrograph at the VLT when the object was optically magnified during a gravitational microlensing event (visual magnification A similar to 550 during observation). The Li abundance was determined through synthetic line profile fitting of the (7)Li resonance doublet line at 670.8 nm. The results have been corrected for departures from LTE. Results. MOA-2010-BLG-285S is, at [Fe/H] = -1.23, the most metal-poor dwarf star detected so far in the Galactic bulge. Its old age (12.5 Gyr) and enhanced [alpha/Fe] ratios agree well with stars in the thick disk at similar metallicities. This star represents the first unambiguous detection of Li in a metal-poor dwarf star in the Galactic bulge. We find an NLTE corrected Li abundance of log epsilon(Li) = 2.16, which is consistent with values derived for Galactic disk and halo dwarf stars at similar metallicities and temperatures. Conclusions. Our results show that there are no signs of Li enrichment or production in the Galactic bulge during its earliest phases. Observations of Li in other galaxies (omega Cen) and other components of the Galaxy suggest further that the Spite plateau is universal.

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The present work describes an investigation concerning the acetylation of celluloses extracted from short-life-cycle plant sources (i.e. sugarcane bagasse and sisal fiber) as well as microcrystalline cellulose. The acetylation was carried out under homogeneous conditions using the solvent system N,N-dimethylacetamide/lithium chloride. The celluloses were characterized, and the characterizations included an evaluation of the amount of hemicellulose present in the materials obtained from lignocellulosics sources (sugarcane and sisal). The amount of LiCl was varied and its influence on the degree of acetate substitution was analyzed. It was found that the solvent system composition and the nature of the cellulose influenced both the state of chain dissolution and the product characteristics. The obtained results demonstrated the importance of developing specific studies on the dissolution process as well as on the derivatization of celluloses from various sources.

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WO(3)/chitosan and WO(3)/chitosan/poly(ethylene oxide) (PEO) films were prepared by the layer-by-layer method. The presence of chitosan enabled PEO to be carried into the self-assembled structure, contributing to an increase in the Li(+) diffusion rate. On the basis of the galvanostatic intermittent titration technique (GITT) and the quadratic logistic equation (QLE), a spectroelectrochemical method was used for determination of the ""optical"" diffusion coefficient (D(op)), enabling analysis of the Li(+) diffusion rate and, consequently, the coloration front rate in these host matrices. The D(op) values within the WO(3)/chitosan/PEO film were significantly higher than those within the WO(3)/chitosan film, mainly for higher values of injected charge. The presence of PEO also ensured larger accessibility to the electroactive sites, in accordance with the method employed here. Hence, this spectroelectrochemical method allowed us to separate the contribution of the diffusion process from the number of accessible electroactive sites in the materials, thereby aiding a better understanding of the useful electrochemical and electrochromic properties of these films for use in electrochromic devices. (C) 2010 Elsevier B.V. All rights reserved.

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Layer-by-layer (LbL) nanocomposite films from TiO(2) nanoparticles and tungsten-based oxides (WO(x)H(y)), as well as dip-coating films of TiO(2) nano particles, were prepared and investigated by electrochemical techniques under visible light beams, aiming to evaluate the lithium ion storage and chromogenic properties. Atomic force microscopy (AFM) images were obtained for morphological characterization of the Surface of the materials, which have similar roughness. Cyclic voltammetry and chronoamperometry measurements indicated high storage capacity of lithium ions in the LbL nanocomposite compared with the dip-coating film, which was attributed to the faster lithium ion diffusion rate within the self-assembled matrix. On the basis of the data obtained from galvanostatic intermittent titration technique (GITT), the values of lithium ion diffusion coefficient (D(Li)) for TiO(2)/WO(x)H(y) were larger compared with those for TiO(2). The rate of the coloration front in the matrices was investigated using a spectroelectrochemical method based oil GITT, allowing the determination of the ""optical"" diffusion coefficient (D(op)) as a function of the amount of lithium ions previously inserted into the matrices. The Values of D(Li) and D(op) suggested the existence of phases with distinct contribution to lithium ion diffusion rates and electrochromic efficiency. Moreover, these results aided a better understanding of the temporal change of current density and absorbance during the ionic electro-insertion, which is important for the possible application of these materials in lithium ion batteries and electrohromic devices.

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Self-assembled materials consisting of V(2)O(5), polyallylamine (PAR) and silver nanoparticles (AgNPs) were obtained by the layer-by-layer (LbL) method, aiming at their application as electrodes for lithium-ion batteries and electrochromic devices. The method employed herein allowed for linear growth of visually homogeneous films composed of V(2)O(5), V(2)O(5)/PAH, and V(2)O(5)/PAH/AgNP with 15 bilayers. According to the Fourier transform infrared spectra, interaction between the oxygen atom of the vanadyl group and the amino group should be responsible for the growth of these films. This interaction also enabled establishment of an electrostatic shield between the lithium ions and the sites with higher negative charge, thereby raising the ionic mobility and consequently increasing the energy storage capacity and reducing the response time. According to the site-saturation model and the electrochemical and spectroelectrochemical results, the presence of PAH in the self-assembled host matrix decreased the number of V(2)O(5) electroactive sites. Thus, AgNPs were stabilized in PAR and inserted into the nanoarchitecture, so as to enhance the specific capacity. This should provide new conducting pathways and connect isolated V(2)O(5) particles in the host matrix. Therefore, new nanoarchitectures for specific interactions were formed spontaneously and chosen as examples in this work, aiming to demonstrate the potentiality of the adopted self-assembled method for enhancing the charge transport rate into the host matrices. The obtained materials displayed suitable properties for use as electrodes in lithium batteries and electrochromic devices.

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Several studies have suggested an important role for brain-derived neurotrophic factor (BDNF) in the pathophysiology and therapeutics of bipolar disorder (BPD). The mechanisms underlying the therapeutic effects of lithium in BPD seem to involve a direct regulation of neurotrophic cascades. However, no clinical study evaluated the specific effects of lithium on BDNF levels in subjects with BPD. This study aims to investigate the effects of lithium monotherapy on BDNF levels in acute mania. Ten subjects with bipolar I disorder in a manic episode were evaluated at baseline and after 28 days of lithium therapy. Changes in plasma BDNF levels and Young Mania Rating Scale (YMRS) scores were analyzed. A significant increase in plasma BDNF levels was observed after 28 days of therapy with lithium monotherapy (510.9 +/- 127.1 pg/mL) compared to pre-treatment (406.3 +/- 69.5 pg/mL) (p = 0.03). Although it was not found a significant association between BDNF levels and clinical improvement (YMRS), 87% of responders presented an increase in BDNF levels after treatment with lithium. These preliminary data showed lithium`s direct effects on BDNF levels in bipolar mania, suggesting that short-term lithium treatment may activate neurotrophic cascades. Further studies with larger samples and longer period may confirm whether this biological effect is involved in the therapeutic efficacy of lithium in BPD. (C) 2011 Elsevier Ireland Ltd. All rights reserved.

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Declarative memory impairments are common in patients with bipolar illness, suggesting underlying hippocampal pathology. However, hippocampal volume deficits are rarely observed in bipolar disorder. Here we used surface-based anatomic mapping to examine hippocampal anatomy in bipolar patients treated with lithium relative to matched control subjects and unmedicated patients with bipolar disorder. High-resolution brain magnetic resonance images were acquired from 33 patients with bipolar disorder ( 21 treated with lithium and 12 unmedicated), and 62 demographically matched healthy control subjects. Three-dimensional parametric mesh models were created from manual tracings of the hippocampal formation. Total hippocampal volume was significantly larger in lithium-treated bipolar patients compared with healthy controls (by 10.3%; p=0.001) and unmedicated bipolar patients ( by 13.9%; p=0.003). Statistical mapping results, confirmed by permutation testing, revealed localized deficits in the right hippocampus, in regions corresponding primarily to cornu ammonis vertical bar subfields, in unmedicated bipolar patients, as compared to both normal controls (p=0.01), and in lithium-treated bipolar patients (p=0.03). These findings demonstrate the sensitivity of these anatomic mapping methods for detecting subtle alterations in hippocampal structure in bipolar disorder. The observed reduction in subregions of the hippocampus in unmedicated bipolar patients suggests a possible neural correlate for memory deficits frequently reported in this illness. Moreover, increased hippocampal volume in lithium-treated bipolar patients may reflect postulated neurotrophic effects of this agent, a possibility warranting further study in longitudinal investigations.