Synthèses de carbones durs comme électrode négative de batteries sodium-ion
par Nour Daher
Thèse de doctorat en Chimie. Chimie des solides et sciences des matériaux
Sous la direction de Raphaël Janot, Da Huo et de Philippe Meunier.
Soutenue le 23-10-2020
à Amiens , dans le cadre de École doctorale Sciences, technologie et santé (Amiens) , en partenariat avec Laboratoire de réactivité et chimie des solides (Amiens) (laboratoire) .
Le président du jury était Marc Dubois.
Le jury était composé de Raphaël Janot, Da Huo, Philippe Meunier, Nathalie Job, Rosa Palacín, Dominique Larcher.
Les rapporteurs étaient Nathalie Job, Rosa Palacín.
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Résumé
Les batteries sodium-ion représentent une alternative de choix pour le stockage de l'énergie à grande échelle (domestique, réseau urbain,...). Basées sur le même principe que les batteries lithium-ion, elles présentent plusieurs avantages par rapport à ces dernières : elles utilisent des matériaux plus abondants et sont donc plus économiques, elles permettent également des cycles de charge/décharge plus rapides et sont donc capables de délivrer de plus fortes puissances. Cependant, certains points restent encore en développement, notamment la nature de l'électrode négative. L'objectif de cette thèse est de synthétiser des carbones durs performants pour l'application d'électrode négative des batteries sodium-ion en utilisant un procédé industrialisable. Ces carbones sont des carbones non-graphitisables issus de la pyrolyse de précurseurs organiques. Une étude de plusieurs précurseurs a d'abord été réalisée en mettant en valeur l'impact de certains paramètres de synthèses sur les performances électrochimiques des carbones obtenus. Le meilleur matériau, en terme de performances électrochimiques et de faisabilité industrielle, a ensuite été sélectionné et un procédé de synthèse pilote a été développé
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Titre traduit
Synthesis of hard carbons used as negative electrodes of sodium-ion batteries
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Résumé
Recently, sodium-ion batteries have been intensively studied as an alternative to lithium-ion batteries for large scale energy storage (domestic, grid-scale,...). This technology, based on the same working principle as lithium-ion batteries, presents numerous advantages such as materials abundancy, economical aspects and it offers faster charge/discharge cycles, thus higher power density. However, some aspects still need to be improved such as the nature of the negative electrode material. The objective of this Ph.D. thesis is to develop an easy, simple, and effective process for the synthesis of marketable hard carbons and to improve sodium-ion battery performances. These carbons have a highly disorganized structure unlike graphite-type carbons and are usually obtained from organic precursors pyrolysis. Multiple compounds have first been tested as carbon precursors and the impact of the synthesis parameters on electrochemical performances has been highlighted. The best carbon, in terms of performances and industrial feasibility, has then been selected and a pilot process has been developed
Le texte intégral de cette thèse sera accessible librement à partir du 31-12-2030
