Thèse soutenue

Conception et caractérisation de nouveaux matériaux hôtes soufrés pour batteries lithium-soufre
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Auteur / Autrice : Sajad Rahimi
Direction : Fannie Alloin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Matériaux, mécanique, électrochimie, génie civil
Date : Soutenance le 13/12/2022
Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'électrochimie et de physicochimie des matériaux et des interfaces (Grenoble ; 1995-....)
Jury : Président / Présidente : Jean-Claude Leprêtre
Examinateurs / Examinatrices : Mathieu Morcrette
Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Jaouen, Patrice Simon

Mots clés

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Résumé

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La batterie au lithium-soufre (Li-S) en raison de sa capacité théorique élevée et de sa densité d'énergie est considérée comme un candidat prometteur pour la prochaine génération de batteries Li. Néanmoins, l'application pratique de ce système est entravée par plusieurs défis tels que la faible conductivité électronique, le changement de volume et l'effet navette des polysulfures. Dans cette thèse, en se concentrant sur l'électrode en soufre, plusieurs matériaux hôtes en soufre sont développés et leurs performances en termes d'utilisation du soufre, d'effet catalytique et de rétention de capacité sont étudiées. Les thèses sont divisées en 5 chapitres en dehors de l'état de l'art, dans le deuxième chapitre un nouveau matériau hôte qui bénéficie d'un effet catalytique vis-à-vis des polysulfures de lithium (LiPS) est introduit. Dans le troisième chapitre, l'effet de la surface et de la porosité sur les performances du système Li-S est examiné. Dans le quatrième chapitre, les performances de deux nouveaux catalyseurs dans le système Li-S sont comparées. Le dernier chapitre concerne les performances de l'oxyde métallique binaire polaire vis-à-vis de l'adsorption LiPSs et les performances des batteries Li-S sont évaluées. Il est démontré que les performances du système Li-S dépendent fortement de l'électrode au soufre et des matériaux hôtes au soufre. Par conséquent, le développement d'un matériau hôte pour offrir des performances élevées dans des conditions d'électrolyte pauvre est une étape importante vers la commercialisation des batteries Li-S.