Thèse soutenue

Amélioration du modèle de redox anionique par la prise en compte des phénomènes collectifs

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Auteur / Autrice : Jean Vergnet
Direction : Jean-Marie Tarascon
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 09/09/2020
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie du solide et de l'énergie (Paris ; 2014-....)
Jury : Président / Présidente : Benjamin Rotenberg
Examinateurs / Examinatrices : Laurence Croguennec
Rapporteurs / Rapporteuses : Stéphane Jobic, Silke Biermann

Mots clés

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Résumé

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Les batteries Li-ion sont cruciales pour la transition énergétique, tant pour la mobilité que pour l’intégration des EnR. La densité d’énergie de ces batteries est déterminée par le nombre d’électrons disponibles dans la cathode, principalement issus de l’oxydation du métal. Toutefois, l’oxygène peut lui aussi être oxydé, ce qui permet d’augmenter la densité d’énergie au détriment de la stabilité du matériau. Le modèle théorique actuel distingue deux mécanismes de stabilisation de la redox anionique : i) l’appariement de l’oxygène qui dégrade le matériau via la formation des peroxydes ou le dégazage de dioxygène et ii) le couplage réducteur entre l’oxygène et le métal, qui réduit l’instabilité structurale. Bien que ce modèle binaire décrive correctement les oxydes métalliques ordonnés, il ne peut expliquer le comportement plus nuancé des matériaux décrits plus récemment, tels que les oxydes désordonnés, les matériaux d’insertion de sodium (Na-ion) ou les sulfures métalliques. Cette limitation est due à la description uniforme du réseau d’oxygène, réduit à un seul site cristallographique.