Ce travail porte sur la recherche de différentes compositions de couches minces pour accumulateurs Li-ion. Une première partie a été dédiée au dépôts de cathode sous forme de couche mince d’un matériau connu, LiCoO2, et d’un matériau alternatif, Li(NiMnCo)O2 en utilisant le dépôt physique en phase vapeur (PVD) et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), respectivement. Les résultats (LiCoO2) ont montrés comment, après cyclage, il y a diminution de la capacité à cycler à régime rapide et augmentation de la résistance à l’interface. Une seconde partie s’est focalisée sur l’interface cathode-électrolyte pour trois cas d’étude : 1) couche mince de matériau de cathode LiCoO2, 2) couche mince de LiCoO2 recouvert de ZrO2 et 3) couche mince de LiCoO2 recouvert de LIPON. L’interface cathode-électrolyte de ces trois cas d’étude a été étudiée avant et après cyclage galvanostatique afin de déterminer les caractéristiques de la couche de surface et les changements provenant à l’interface lors du fonctionnement de l’accumulateur. L’interface des couches minces de LiCoO2 a été étudiée plus en détail après trempage dans un électrolyte liquide afin de comprendre l’effet des procédures de stockages courts dans les accumulateurs. De plus, les couches minces de LiPON ont été étudiées sur la base de changements structuraux se produisant avec la nitruration et sa corrélation à un possible mécanisme ayant lieu durant la conduction ionique.

Die vorliegende Arbeit gründet auf der Untersuchung unterschiedlicher Dünnschichtkomponenten für Li-Ionen-Akkumulatoren. Der erste Teil widmet sich der Deposition von Kathoden in Form dünner Filme eines bekannten Materials, LiCoO2, und eines alternativen Materials, Li(NiMnCo)O2, mittels physikalischer Gasphasenabscheidung (physical vapor deposition, PVD), beziehungsweise chemischer Gasphasenabscheidung (chemical vapor deposition, CVD). Der zweite Teil fokussiert sich in drei Fallstudien auf die Grenzfläche zwischen Kathode und Elektrolyt: 1) als abgeschiedener dünner LiCoO2-Kathoden-Film, 2) als mit ZrO2 beschichteter dünner LiCoO2-Film und 3) als mit LiPON beschichteter dünner LiCoO2-Film. Die Grenzfläche zwischen Kathode und Elektrolyt dieser drei Fälle wurde vor und nach galvanostatischem Zyklieren untersucht, um die Eigenschaften der Oberflächenschicht und Änderungen an der Grenzfläche nach dem Betrieb der Batterie aufzuklären. Weiterhin wurde die Grenzfläche einer reinen LiCoO2-Schicht nach dem Einlegen in einen flüssigen Elektrolyten charakterisiert, um die Effekte von „short storage“-Prozessen in Batterien zu bewerten. Zusätzlich wurden strukturelle Änderungen dünner LiPON-Filme, ausgelöst durch Anreicherung mit Stickstoff, und deren Korrelation mit einem möglichen Mechanismus bei der Ionenleitung untersucht. Es wurde mit Hilfe von IR- und XPS-Messungen gezeigt, dass bei der Herstellung von Phosphatgläsern mittels RF-Magnetronsputtern das Mischverhältnis der Gase einen wesentlichen Einfluss besitzt.