Thèse soutenue

Liquides ioniques gélifiés pour les batteries lithium-ion
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Auteur / Autrice : Dane Sotta
Direction : Michel Armand
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences. Chimie. Sciences des matériaux
Date : Soutenance en 2011
Etablissement(s) : Amiens

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Les systèmes de stockage de l'énergie électrique au lithium sont prometteurs pour les applications "transport" (véhicules électrifiés). Dans ces batteries, la nature de l'électrolyte conditionne la gamme de température de fonctionnement et la sûreté du système. Ce travail de recherche s'inscrit dans ce contexte et porte sur l'étude de nouveaux électrolytes gélifiés pour batteries Li-ion. La première phase de ce travail a été consacrée à la formulation et caractérisation d'électrolytes gélifiés constitués d'un réseau polymère de type époxy-amine, d'un liquide ionique et d'un sel de lithium. Les propriétés physico-chimiques de ces systèmes ternaires ont été discutées en fonction de leur composition. Des valeurs de conductivité ionique satisfaisantes pour l'application visée ont été mesurées pour des gels fortement chargés en liquide ionique. Des membranes d'électrolytes gélifiés ont été mises en œuvre en assemblages avec des électrodes à insertion et leurs propriétés électrochimiques ont été caractérisées dans des cellules prototypes. Parallèlement, une étude plus fondamentale a été engagée pour investiguer les phénomènes de transport des espèces chargées au sein des gels. Au delà des mesures classiques basées sur la spectroscopie d'impédance électrochimique, l'utilisation de plusieurs méthodes de spectroscopie par Résonance Magnétique Nucléaire a mis en évidence l'existence d'interactions locales entre la résine et les ions lithium, impactant sensiblement leur mobilité. Ce travail a permis de faire le lien entre les interactions moléculaires et les propriétés électriques et, ainsi, de mieux comprendre les limitations propres aux systèmes choisis pour dégager des pistes d'amélioration de leurs propriétés.