Optimisation de l'interface éléments actifs et collecteur en alliage d'aluminium pour dispositifs de stockage d'énergie et applications mécaniciennes issues de fabrication additive métallique

Optimization of the interface between active elements and aluminum alloy collectors for energy storage devices and mechanical applications using metal additive manufacturing

• Auteur / Autrice : Léo Mahe
• Direction : Caroline Richard, François Tran-Van
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/02/2022
• Etablissement(s) : Tours
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Énergie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers (2012-.... ; Centre-Val de Loire)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Groupe de recherche en Matériaux, Microélectronique, Acoustique et Nanotechnologies

Mots clés

Mots clés libres

Adhésion

Adhérence

Surface

Alliages aluminium

Impression 3D

Micro test mécaniques

Adhesion

Surface

Aluminum alloys

3D printing

Mechanical micro tests

Batteries

Résumé

Les caractéristiques premières des dispositifs de stockage d'énergie sont les densités d'énergie ou de puissance par unité de masse (Wh ou W par kg, respectivement) ou par unité de volume (Wh ou W par L) qui doivent être adaptées aux applications industrielles visées. L'énergie récupérée ou stockée au cours d'une charge/décharge vaut le produit du nombre de charges électriques échangées avec la différence de potentiel entre les deux électrodes. Afin, notamment, d'optimiser les densités d'énergie produites, le projet s'adresse à la mise au point d'une électrode positive spécifique ainsi que d'un électrolyte compatible. Afin de comprendre pour maîtriser les échanges interfaciaux et donc les procédés d'élaboration et d'assemblage des matériaux, le projet se focalisera en particulier sur l'interface éléments actifs/collecteur en alliage d'aluminium. Ces travaux nécessiteront la mise au point et la validation de procédés de fonctionnalisation de la surface des foils d'aluminium, la mise au point d'essais de caractérisation de l'adhérence d'un dépôt sur un substrat aluminium, et la caractérisation des assemblages ainsi obtenus. Tous ces travaux seront applicables à de nombreuses autres applications mécaniciennes et notamment le dépôt de couches minces métalliques ou de revêtements sol/gel sur des pièces issues de fabrication additive.

The primary characteristics of energy storage devices are the energy or power densities per unit of mass (Wh or W per kg, respectively) or per unit of volume (Wh or W per L) which must be adapted to the intended industrial applications. The energy recovered or stored during a charge/discharge is the product of the number of electrical charges exchanged and the potential difference between the two electrodes. In order to optimize the energy densities produced, the project addresses the development of a specific positive electrode and a compatible electrolyte. In order to understand and control the interfacial exchanges and thus the processes of elaboration and assembly of materials, the project will focus in particular on the interface between active elements and aluminium alloy collector. This work will require the development and validation of functionalization processes for the surface of aluminum foils, the development of tests to characterize the adhesion of a deposit on an aluminum substrate, and the characterization of the assemblies thus obtained. All these works will be applicable to many other mechanical applications and in particular the deposition of thin metallic layers or sol/gel coatings on parts resulting from additive manufacturing.