Thèse soutenue

Développement de microbatteries tout-solide imprimables intégrant des séparateurs à base de liquide ioniques
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Auteur / Autrice : Djamel Aidoud
Direction : Bernard LestriezJean Le Bideau
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 20/10/2017
Etablissement(s) : Nantes
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : COMUE : Université Bretagne Loire (2016-2019)
Laboratoire : Institut des Matériaux Jean Rouxel (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Dominique Guyomard
Examinateurs / Examinatrices : François Tran-Van
Rapporteurs / Rapporteuses : Frédéric Le Cras, Jannick Duchet-Rumeau

Mots clés

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Mots clés contrôlés

Résumé

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Le développement des microbatteries au lithium est freiné par leur coût de production élevé, associé à leur procédé de fabrication par des techniques de dépôt physique en phase vapeur. L’objectif de cette thèse a été de développer de nouveau matériaux et procédés pour diminuer le coût de fabrication des microbatteries au lithium. L’impression jet d’encre est un procédé de fabrication de couches minces rapide, peu onéreux et qui permet un dépôt précis et reproductible. Nous avons donc cherché à élaborer ici des matériaux pour batterie tout-solide au lithium qui soit imprimable. Un électrolyte a été particulièrement développé dans ce but pour qu’il soit imprimable, solidifiable après dépôt et intégrable dans une batterie, c’est-à-dire permettant son bon fonctionnement. Les ionogels apparaissent répondre parfaitement à ce cahier des charges. Ce sont des liquides ioniques (sels fondus à température ambiante) confinés dans une matrice qui leur confère un caractère solide. Ils possèdent de bonnes propriétés de conduction ionique, de bonnes stabilités thermique et électrochimique. Nous avons donc formulé des ionogels par confinement d’un liquide ionique dopé avec un sel de lithium dans une matrice polymère obtenue par la photopolymérisation de monomères dissous dans le liquide ionique. Les propriétés physiques et électrochimiques de ces ionogels ont été étudiées, ainsi que leur compatibilité avec différents matériaux d’électrode dense ou composite poreuse (lithium, LiCoO2, LiFePO4). Des prototypes de microbatteries imprimées pour partie ont été assemblés et cyclés jusqu’à jusqu’à plus de 1000 cycles.