Thèse soutenue

Etude des propriétés physiques et dynamiques d’électrolytes mésogènes photosensibles

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Auteur / Autrice : Alexandre Allart
Direction : Frédérick Roussel
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Molécules et Matière Condensée
Date : Soutenance le 17/12/2012
Etablissement(s) : Lille 1
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Lille ; 1992-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de dynamique et structure des matériaux moléculaires

Résumé

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Les électrolytes solides sont du plus grand intérêt scientifique tant du point de vue fondamental que pour les nombreuses applications technologiques potentielles, notamment les batteries rechargeables, les cellules énergétiques ou les capteurs. Les matériaux considérés aujourd’hui comme les plus prometteurs sont obtenus par dissolution d’un sel alcalin dans un milieu contenant des fonction poly(éthylène oxide) (PEO). Récemment, il a été montré que certains facteurs géométriques de ces (macro)molécules, comme la proximité d’éléments polaires ou non-polaires, le contrôle de la longueur de la chaine PEO ou l’organisation partielle des segments PEO, pouvaient aider à augmenter la conductivité ionique. Suivant ces hypothèses, ce travail consiste à étudier l’influence de l’organisation moléculaire au sein d’un électrolyte sur le transport des espèces chargées, notamment les ions lithium. Des composés présentant une phase cristal-liquide nématique et possédant des chaines PEO ont été dopés avec des sels de lithium. Par ailleurs, la présence d’une fonction azobenzène sur le cœur rigide de la molécule permet de contrôler la géométrie des molécules par photo-isomérisation sous irradiation UV. L’ordre de la phase nématique constituée de molécules de type bâtonnets peut donc être modifié par l’introduction de molécules en forme de chevrons. La conductivité ionique de ces composés a ensuite été évaluée par spectroscopie diélectrique dans les configurations planaire et homéotrope. Il a été mis en évidence que l’anisotropie influence le déplacement des charges et que les porteurs de charges se déplacent de façon favorisée en configuration planaire. L’influence de l’irradiation UV, et donc l’impact de l’ordre moléculaire a ensuite été exploré. Les irradiations entrainent une baisse de la conductivité ce qui met à nouveau l’importance de l’anisotropie sur la conductivité. Une étude courant/tension a été également menée afin d’étudier la dynamique de ces systèmes soumis à l’illumination. Enfin un gel électrolyte anisotrope a été élaboré. Les premiers résultats obtenus sur les propriétés électriques de ce gel semblent prometteur montrant une conductivité améliorée.