Complexes de coordination à transfert multiélectronique en tant qu'électrode de batteries métal-ion

Coordination complexes with multi electron transfer as ion-battery electrode

• Auteur / Autrice : Guillaume Perrin-toinin
• Direction : Jean-Claude Leprêtre
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : 2MGE - Matériaux, Mécanique, Génie civil, Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/11/2022
• 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'Electrochimie et de Physico-Chimie des Matériaux et des Interfaces.

Mots clés

Mots clés libres

Électrochimie

Chimie de Coordination

Batterie

Science des Matériaux

Synthèse organique

Electrochemistry

Coordination Chemistry

Battery

Material Science

Organic synthesis

Résumé

De nos jours, deux types de matériaux actifs sont majoritairement utilisés dans les batteries Li- ion : les composés inorganiques et organiques. En combinant les avantages de ces deux matériaux en un seul, c'est-à-dire avec un transfert d'électron centré à la fois sur le ligand et sur le métal, les polymères de coordination sont des composés très intéressant pour le développement d'une nouvelle classe de matériaux de cathode. Leur aptitude à présenter des transferts multiélectroniques réversibles permet d'atteindre une capacité spécifique élevée. De plus, leur grande versatilité et la facilité de modification de leurs propriétés redox sont des avantages majeurs pour contrôler la fenêtre de potentiel et la solubilité. Le projet de thèse s'intéressera à des polymères de coordination à base de métaux abondants (Cu, Ni) complexés dans un ligand redox actif. Tout d'abord, les complexes seront synthétisés et caractérisés par méthodes physico- et électrochimiques. Ces différentes études nous permettront de sélectionner le meilleur candidat en termes de cinétique de transfert d'électron, de stabilité et d'énergie. Enfin, les matériaux seront testés dans des conditions de batteries.

Nowadays, two types of active materials are mainly used in Li-ion batteries: inorganic and organic compounds. By combining the advantages of these two materials in a single one, that is to say with an electron transfer centered both on the ligand and on the metal, coordination polymers are very interesting compounds for the development of a new class of cathode materials. Their ability to exhibit reversible multi-electron transfers makes it possible to achieve a high specific capacity. In addition, their great versatility and the ease of modifying their redox properties are major advantages for controlling the potential window and the solubility. The thesis project will focus on coordination polymers based on abundant metals (Cu, Ni) complexed in an active redox ligand. First, the complexes will be synthesized and characterized by physico- and electrochemical methods. These different studies will allow us to select the best candidate in terms of electron transfer kinetics, stability and energy. Finally, the materials will be tested under battery conditions.