Ingénierie pour améliorer les performances des batteries tout solide sous faible pression
Auteur / Autrice : | Benjamin Hennequart |
Direction : | Jean-Marie Tarascon, Christophe Lethien |
Type : | Thèse de doctorat |
Discipline(s) : | Physique et chimie des matériaux |
Date : | Soutenance le 18/12/2023 |
Etablissement(s) : | Sorbonne université |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Physique et chimie des matériaux (Paris ; 2000-....) |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Chimie du solide et de l'énergie / CSE |
Jury : | Président / Présidente : Mathieu Morcrette |
Examinateurs / Examinatrices : Fanny Bardé, Damien Dambournet, Florian Strauss | |
Rapporteurs / Rapporteuses : Mathieu Morcrette, Valérie Pralong |
Mots clés
Mots clés contrôlés
Mots clés libres
Résumé
Avec le développement croissant des énergies renouvelables et des véhicules électriques, les batteries lithium-ion sont considérées comme un élément clé dans un avenir décarboné. Néanmoins, pour répondre à ce besoin, des avancées majeures sont encore nécessaires en matière de densité énergétique et de sécurité. Les batteries tout-solide sont donc apparus comme une alternative prometteuse aux batteries traditionnelles contenant des liquides. Néanmoins, la mise en œuvre de cette technologie rencontre des défis majeur, en particulier la pression élevée nécessaire pour le fonctionnement qui empêche l'utilisation du lithium métal en tant qu’électrode négative qui est pourtant essentielle pour atteindre les hautes densités énergétiques souhaitées. Ainsi, cette thèse se concentre sur le défi associé à la pression de fonctionnement des batteries solides au travers de deux stratégies. Tout d'abord, en utilisant une électrode composite conventionnelle, nous exploitons la stabilité chimique et électrochimique accrue et la faible dureté des électrolytes solides à base d’halogénures pour faciliter le fonctionnement à basse pression tout en permettant l’utilisation des matériaux d’électrode à haut potentiel. Deuxièmement, comprenant que les interfaces dans les électrodes composites représentent un problème central, nous utilisons ensuite le concept d'électrode dépourvue d’électrolyte solide. Ce concept implique le développement d'une électrode qui fonctionne sans nécessiter l’ajout d’un conducteur ionique. Il en résulte une augmentation de la densité énergétique et une simplification des interfaces dans l'électrode. En somme, ces deux stratégies permettent un fonctionnement des batteries tout-solide à des pressions aussi basses que la pression atmosphérique, ouvrant ainsi la voie à la mise en œuvre de l'anode en lithium.