Dérivés de systèmes redox à base d’alloxazine pour des applications dans le domaine des batteries : étude par spectroscopie RPE

Alloxazine-based redox system derivatives for battery applications : EPR spectroscopy study

• Auteur / Autrice : David Pianca
• Direction : Sylvie Choua, Marine Desage-El Murr
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie physique
• Date : Soutenance le 20/09/2024
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Strasbourg ; 2005-....)
• Jury : Président / Présidente : Olivier Ouari
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Vincent Maurel
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Olivier Ouari, Florence Geneste
• DOI : 10.70675/0245f5ecz26b6z432cza232zfd6ddfa0ec42

Mots clés

Mots clés contrôlés

Voltampérométrie cyclique

Batteries à flux organique

Spectroscopie de résonance paramagnétique électronique

Mots clés libres

Spectroscopie RPE

Batteries au lithium

Batteries à flux

Simulations

Alloxazines

MOFs

EPR Spectroscopy

Lithium Batteries

Flow Batteries

Simulations

Alloxazines

MOFs

Résumé

Des systèmes dérivés de l'alloxazine ont été étudiés dans un premier temps par voltampérométrie cyclique et ont été utilisés comme négolytes dans des batteries à flux redox (RFB) couplées à la spectroscopie RPE. Une bonne cyclabilité a été observée pour les ligands solubles dans l'eau, contrairement aux ligands solubles en milieu organique. Dans la deuxième partie, des matériaux poreux (MOF) basés sur des groupements alloxazine électroactifs ont été utilisés comme matériaux d'électrode pour les batteries Li-ion et étudiés simultanément par spectroscopie RPE avec une cellule operando. La caractérisation du dépôt de lithium dans les batteries a été suivie par la raie RPE du lithium métallique : (i) le rapport d'asymétrie, (ii) l'amplitude pic à pic et la double intégrale du signal, (iii) la taille des particules et (iv) le déphasage et a été simulée avec des modèles mathématiques développés sous Matlab. Tous ces travaux restent préliminaires et ouvrent la voie à de futures investigations.

Systems derived from alloxazine were first studied by cyclic voltammetry and were used as negolytes in redox flow batteries (RFB) coupled with EPR spectroscopy. A good cyclability was observed for water-soluble ligands in contrast to organic-soluble ligands. In the second part, porous materials (MOFs) based on electroactive alloxazine moieties were used as electrode materials for Li-ion batteries and studied simultaneously by EPR spectroscopy with an operando cell. The characterization of lithium deposition in batteries was monitored by the EPR line of the metallic lithium: (i) the asymmetry ratio, (ii) the peak-to-peak amplitude and the double integral of the signal, (iii) the particle size and (iv) the phase shift and was simulated with mathematical models developed in Matlab. All of this work remains preliminary and pave the way for future investigations.