Elaboration par chimie douce, mise en forme et propriétés électriques de conducteurs ioniques nanostructurés

Elaboration by soft chemistry, shaping and electrical properties of Nanostructured ionic conductors

• Auteur / Autrice : Alla Abramova
• Direction : François Goutenoire, Sandrine Coste, Maud Barré
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie de l'état solide
• Date : Soutenance le 15/12/2014
• Etablissement(s) : Le Mans
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans ; 2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut des Molécules et Matériaux du Mans (Le Mans ; 2012-....) - Institut des molécules et des matériaux du Mans / IMMM

Mots clés

Mots clés contrôlés

Frittage (métallurgie)

Chimie douce

Propriétés électriques

Matériaux nanostructurés

Conduction ionique

Mots clés libres

Conducteurs par ion lithium

LLTO

Nasicon

Synthèses par chimie douce,

Nanostructuration

Frittage

Li-ion conductors

Soft chemistry synthesis

Sintering

Résumé

Le but de ce travail de thèse, effectué dans le cadre du programme Européen IRSES « Nanolicom », était d’étudier l’influence de la nanostructuration sur les propriétés de transport de deux matériaux conducteurs par les ions lithium, la pérovskite LLTO (Li0.3La0.57TiO3) et le nasicon LATPO (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3).Une première partie importante de cette thèse a été consacrée à l’exploration et au développement de méthodes de synthèse par chimie douce plus favorables à la préparation de poudres nanométriques : la voie sol-gel, la voie des complexes polymérisables, la synthèse hydro-solvothermale et la réalisation de microémulsions. Les matériaux obtenusont ensuite été caractérisés par diffraction des rayons X, analyses thermiques et microscopies électroniques.La mise en forme des échantillons ainsi que leur densification ont également fait l’objet d’une étude approfondie. En effet, la détermination des propriétés de transport des matériaux nécessite l’utilisation de céramiques denses mais il est difficile de conserver le caractère nanostructuré des poudres lors de l’étape de frittage. Finalement, les mesures de conductivitésioniques ont été réalisées par spectroscopie d’impédance. L’ensemble des résultats obtenus a ensuite été comparé à ce qui a déjà été observé et reporté dans la littérature pour les composés microstructurés de même formulation.

The aim of this thesis, which has been carried out within the European program « Nanolicom », was to study the influence of the nanostructuration on the transport properties of two lithium ionic conductors, the perovskite LLTO (Li0.3La0.57TiO3) and the nasicon LATPO (Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3).The first part of this thesis is devoted to the exploration and to the optimization of the best soft chemistry route in order to get nanometric powders: sol-gel route, hydro-solvothermal synthesis, reversed microemulsion method and complex polymerizable Pechini method. The obtained materials were characterized by X-ray diffraction, thermal analysis andelectronic microscopy. Shaping and sintering of the samples were also thoroughly studied. Indeed, the determination of transport properties of the materials requires the use of dense ceramics but it is difficult to preserve the nanostructured character of the powders during the sintering step. Finally, the ionic conductivity measurements were carried out by compleximpedance spectroscopy. All results were then compared to what has been observed and reported in the literature for microstructured compounds of the same formulation.