Thèse soutenue

Développement d’anodes en carbone pour les nouvelles générations de batteries à potassium-ion
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Auteur / Autrice : Louiza Larbi
Direction : Camelia Matei GhimbeuLaure Monconduit
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie des matériaux
Date : Soutenance le 03/10/2023
Etablissement(s) : Mulhouse
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de Science des Matériaux de Mulhouse - Institut de Science des Matériaux de Mulhouse / IS2M

Résumé

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Les batteries au potassium-ion (KIBs) sont en développement comme alternative à celles au lithium-ion. Cependant, le K présente certains problèmes induisant une expansion volumique des matériaux d’anodes et des faibles performances. Pour améliorer cet aspect, nous avons étudié différents carbones pour cette application (le carbone dur (HC), le carbone mou (SC) et le graphite (Gr)) et amélioré les performances d’une cathode pour concevoir une batterie complète.En premier chapitre, les propriétés physico-chimiques et les performances électrochimiques des HC ont été corrélé et comparé le Gr. Il a été conclu qu’une bonne capacité et tenue en cyclage sont obtenues en diminuant la température de pyrolyse. Regardant l’efficacité coulombique initiale (ICE), les corrélations étaient moins évidentes. Le deuxième chapitre s'est focalisé sur l’influence du broyage manuel (BM) et automatique (BA) sur les propriétés et les performances d’un HC, SC et le mélange des deux. A l’issue de cette étude, il a été constaté que le BA influence les propriétés des carbones et induit de mauvaises performances électrochimiques contrairement au BM. Dans le troisième chapitre, nous avons amélioré les performances d’un matériau de cathode (KVPO4F0.5O0.5) avec un dépôt de carbone. Les tests électrochimiques ont montré que les matériaux coatés présentent des meilleures performances vs le matériau pristine en termes d’ICE et tenue en cyclage à haut régime A la fin, la meilleure cathode et anodes (HC et SC) été couplé pour faire des batteries complètes. Cela à montrés que l’ICE reste proche des valeurs en demi-cellules et donc le carbone n’est pas le seul facteur impactant les performances.