Thèse soutenue

Design de matériaux poreux hybrides conducteurs des ions Li+ pour le développement d'électrolytes solides dans les batteries au lithium
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Auteur / Autrice : Ephrem Terefe Weldekidan
Direction : Virginie HornebecqChrystelle Lebouin
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique et sciences de la matière. Matière condensée et nanosciences
Date : Soutenance le 17/12/2019
Etablissement(s) : Aix-Marseille
Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Matériaux divisés, interfaces, réactivité, électrochimie (MADIREL) (Marseille)
Jury : Président / Présidente : Renaud Denoyel
Examinateurs / Examinatrices : Thierry Djenizian
Rapporteurs / Rapporteuses : Yvonne Soldo-Olivier, Corine Gerardin

Mots clés

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Mots clés libres

Résumé

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Dans ce travail, des matériaux hybrides polymères-silice poreuse sous forme de poudre et de film mince ont été synthétisés et caractérisés. L'étude préliminaire de leurs conductivité ionique Li+ a également été réalisée. Les poudres hybrides ont été synthétisées par voie sol-gel en utilisant des triblocs classiques (Pluronic, P123) et des diblocs copolymères amphiphiles bifonctinels fabriqués en laboratoire comme agents dirigeant la structure (SDA). Dans le premier cas, la modification post-synthétique a été utilisée pour fonctionnaliser la surface des pores de la silice avec du PEO. Dans un second temps, la fonctionnalisation de la surface des pores avec le bloc hydrophile (PEO) a été réalisée par extraction du bloc hydrophobe. Des films de silice avec des mésocanaux ordonnés de manière hexagonale et orientés verticalement ont été synthétisés sur la surface de l'électrode via un procédé d'auto-assemblage électro-assisté dans des conditions hydrodynamiques. Les films formés sont mésoporeux (3 nm de diamètre) et entièrement accessibles. Un film de 660 nm d'épaisseur a été obtenu en 200 secondes. Ce film a été fonctionnalisé avec du PEO puis du sel de lithium par le biais d'une méthode d'imprégnation en solution. La conductivité ionique des matériaux hybrides a été étudiée après la mise en forme de la poudre sous forme de pastille ou de film directement formé à la surface de l'électrode. Les résultats montrent la conductivité des ions Li+ apportée aux matériaux. Les pastilles ont une porosité interparticulaire de 40% et le remplissage avec l’électrolyte polymère a un effet positif sur l’optimisation de la conductivité des pastilles