Etudes physico-chimiques d'électrolytes gélifiés à conduction ionique pour batteries au lithium

par Magaly Caillon-Caravanier

Thèse de doctorat en Chimie - Physique

Sous la direction de Gérard Bosser.

Soutenue en 2002

à Tours .


  • Résumé

    Avec le développement de nouvelles technologies électroniques, la recherche des propriétés fondamentales des électrolytes gels utilisables dans des batteries au lithium s'est largement accrue. L'utilisation de ces matériaux, réalisables en films plastiques minces, permet d'améliorer le rapport entre l'énergie stockée et le volume de la batterie. La conductivité ionique des gels, de type liquide, est assurée par la migration des ions dans l'électrolyte liquide incorporé dans un réseau polymère. C'est pourquoi une étude préliminaire des phases liquides à incorporer a été menée avant d'aborder l'étude des gels. Afin d'optimiser les propriétés conductrices de l'électrolyte liquide, un modèle simplifié de conductivité ionique a été établit. Ce modèle est basé sur l'équilibre de dissociation des paires d'ions. La mobilité ionique est supposée inversement proportionnelle à la viscosité macroscopique du milieu. Les électrolytes liquides sont ensuite incorporés dans des réseaux polymères à base de monomères diacrylate ou de copolymères fluorés (PVdF-HFP/SiO2). La perte de conductivité des phases liquides "encapsulées", plus accentuée dans le cas des diacrylates, est attribuée aux interactions des ions avec le réseau polymère qui entraînent une diminution de la concentration et de la mobilité des ions libres dans le matériau. Dans le cas des électrolytes gels à base de diacrylate, ces interactions sont quantifiées à partir d'un modèle de transport ionique qui fait intervenir l'hypothèse d'une réticulation tridimensionnelle "quasi-cubique". Cette hypothèse permet également de prévoir la capacité maximale d'absorption de phase liquide par le réseau. Pour les électrolytes gels à base de PVdF-HFP/SiO2, l'étude de la cinétique d'absorption de la phase liquide nous a permis d'optimiser les conditions de leur élaboration. Les interactions ions-ions, ions-solvant et ions-polymère ont été étudiées qualitativement et quantitativement par spectroscopie Raman. La performance des électrolytes gels élaborés est également estimée en terme de cyclabilité vis-à-vis d'électrodes commerciales pour batteries au lithium. Le comportement des gels a donc été étudié dans des demi-piles associant à une électrode en lithium métal, une anode de carbone ou une cathode d'oxyde de cobalt lithié.

  • Titre traduit

    Physical chemistry studies of ionic conduction gel électrolytes for lithium batteries


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Informations

  • Détails : 214 f.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. f. 208-214

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  • Bibliothèque : Université François Rabelais. Service commun de la documentation. Section Sciences-Pharmacie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T.S.2002-4012(1er ex.)
  • Bibliothèque : Université François Rabelais. Service commun de la documentation. Section Sciences-Pharmacie.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : T.S.2002-4012(2e ex.)
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