Thèse soutenue

Development of soluble and insoluble organic redox mediators for Li-O₂ batteries
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Auteur / Autrice : Yao Adaba
Direction : Philippe PoizotStéven Renault
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 08/06/2022
Etablissement(s) : Nantes Université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Laurence Pirault-Roy
Rapporteurs / Rapporteuses : Thibaut Gutel, Jean-Claude Leprêtre

Mots clés

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Résumé

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Alors que le monde entre dans une phase d’électromobilité et un besoin en approvisionnement électrique bas carbone concomitant, la demande en systèmes de stockage électrochimique de l’énergie explose. Parmi les alternatives pouvant possiblement surpasser les batteries Li-ion (LiB) devenues la technologie phare actuelle, les batteries aprotiques Li-O₂ offrent un excellent potentiel. Basées sur le couple redox O₂/Li2O₂ , elles pourraient en théorie améliorer sensiblement la densité d’énergie volumétrique par rapport à des LiB et permettre à des véhicules électriques d’avoir une autonomie comparable aux véhicules à moteur à essence. Cependant, le couple redox O₂/Li2 O₂ est caractérisé par une faible efficacité énergétique se traduisant par une hystérèse importante et de nombreuses réactions parasites se produisent en cyclage, limitant énormément les applications pratiques des batteries Li-O₂. L’objectif de cette thèse est de proposer des solutions à base de médiateurs redox organiques pour améliorer les performances des batteries Li-O₂. Deux stratégies ont été développées pour ces composés de type n et/ou de type p. Les composés insolubles sont introduits dans la formulation de l’électrode, tandis que les composés solubles sont utilisés comme additifs dans l‘électrolyte. En particulier, de nouveaux composés organiques solubles bifonctionnels n et p résultant d’une synthèse organique multi étapes ont permis d’améliorer les processus de décharge et de charge et de diminuer le phénomène de surtension.