Elaboration de matériaux hybrides pour le stockage de l’énergie et le recyclage de batteries Li-Ion

par Marine Cognet

Thèse de doctorat en Chimie et Physico-Chimie des Matériaux

Sous la direction de Julien Cambedouzou et de Michael Carboni.

Soutenue le 09-09-2019

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques Balard , en partenariat avec Institut de Chimie Séparative de Marcoule (laboratoire) .


  • Résumé

    Le stockage de l’énergie est devenu un enjeu mondial et un défi majeur pour la transition énergétique. Il est, en effet, nécessaire de développer des matériaux de batteries plus efficaces et facilement recyclables pour un développement responsable de ces technologies.Dans le cadre de cette thèse, les MOFs ont été utilisés comme matériaux de batteries mais aussi comme outil pour le recyclage de batteries Li-ion. Trois différents modèles de matériaux ont ainsi été synthétisés, basés sur des groupements phosphonates, sulfonates ou encore carboxylates associés à différents métaux de transition (Fe, Co, Ni et Mn). Des performances électrochimiques intéressantes ont été obtenues et des analyses après leurs cyclages ont permis de mieux mettre en évidence les avantages des MOFs en tant que matériaux d’électrodes. Enfin, une méthode de recyclage a été développée par la précipitation sélective de métaux sous la forme de MOFs dans de vraies solutions de déchets de batteries Li-ion. La formation de matériaux à haute valeur ajoutée peut-être une des solutions pour fermer le cycle de vie des batteries Li-ion de façon économique.

  • Titre traduit

    Hybrid materials for energy storage and recycling of Li-ion batteries


  • Résumé

    Energy storage is one of the biggest challenges for next decades and a key player for the energy transition. The management of renewable energy production requires more efficient and easily recyclable electrochemical energy storage devices for the eco-responsible development of those technologies.During this PhD thesis, MOFs were used as electrode material but also as a tool for recycling of Li-ion batteries. Three differents MOFs, based on phosphonate, sulfonate or carboxylate ligands, have been developed with different transition metals (Fe, Ni, Mn and Co). Promising electrochemical properties have been observed and post-cycling analysis allowed enlightening the advantages of MOFs as electrode materials. Finally, a recycling method have been developed by the selective precipitation of metals as MOFs in real Li-ion battery waste solutions. The formation of high valuable materials could be one way to close the life circle of batteries economically.


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