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Leclere, Mélody. Synthèse de (poly)électrolytes pour accumulateur Li-ion à haute densité d'énergie [en ligne]. Thèse. Villeurbanne : Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, 2016. Disponible sur : http://theses.insa-lyon.fr/publication/2016LYSEI001/these.pdf


Domaine(s) : D17 - Matériaux
Indice Dewey : 620.192 072
Langue : Français
Mots-clés : Matériau pour pile à combustible, Electrolyte gélifié, Liquide ionique, Réseau époxy amine, Relation structure propriétés, Cristaux liquides, Conducteur ion unique, Batterie Lithium ion, Material for fuel cell, Gelifield electrolyte, Polymer electrolyte, IOnic liquid, Amine epoxy network, Structure and properties relationship, Liquid crystals, Single ion conductor, Lithium ion battery



Directeur(s) de thèse : Duchet-Rumeau, Jannick ; Livi, Sébastien
Etablissement de soutenance : INSA de Lyon
Etablissement de co-tutelle : Université de Lyon - 2015-...., Ecole Doctorale Matériaux de Lyon - Villeurbanne
Laboratoire : Université de Lyon - 2015-...., Ecole Doctorale Matériaux de Lyon - Villeurbanne, IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères UMR 5223 - Rhône-Alpes, Institut national des sciences appliquées de Lyon - Lyon, Ecole(s) Doctorale(s) : Ecole Doctorale Matériaux de Lyon (Villeurbanne), Partenaire(s) de recherche : IMP - Ingénierie des Matériaux Polymères UMR 5223 ( Rhône-Alpes) (Laboratoire), Institut national des sciences appliquées de Lyon (Lyon) (établissement opérateur d'inscription), Ingénierie des Matériaux Polymères - Site INSA Lyon / IMP (Laboratoire), Autre(s) contribution(s) : Michel Armand (Président du jury) ; Jannick Duchet-Rumeau, Sébastien Livi, Michel Armand, Christophe Sinturel, André Vioux, Renaud Bouchet, Marc Deschamps, Lionel Picard (Membre(s) du jury) ; Christophe Sinturel, André Vioux (Rapporteur(s))
Numéro national de thèse : 2016LYSEI001
Date de soutenance : 2016

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Résumé français : Les travaux de thèse présentés dans ce manuscrit portent sur le développement nouveaux électrolytes sans recours aux solvants conventionnels inflammables afin de répondre à la problématique de sécurité des batteries. La première partie de ce travail vise à développer des électrolytes gélifiés à partir de liquide ionique phosphonium. Une étude est réalisée sur la compatibilité entre l'électrolyte et le polymère hôte époxy/amine ainsi que de l'influence du LI sur la polymérisation du réseau. Les propriétés thermiques, viscoélastiques et de transport ionique des gels sont discutées. Parmi les électrolytes gélifiés obtenus, le gel contenant l'électrolyte (1 M LiTFSI + LI [P66614][TFSI]) a montré des propriétés électrochimiques intéressantes. Un système gélifié Li|LFP a été mis en œuvre et une bonne stabilité en cyclage à 100 °C a été obtenue. La deuxième partie de ce travail consiste au développement de nouveaux électrolytes mésomorphes favorisant un transport d'ions lithium par saut. Un composé anionique a été synthétisé à partir d une réaction époxy/amine entre le 4-amino-1-naphtalènesulfonate de lithium et un diglycidylether aliphatique. Différentes techniques de caractérisation ont été utilisées afin d'établir un lien structure/propriétés. Les résultats ont permis de mettre en évidence une organisation supramoléculaire lamellaire permettant d'obtenir des canaux de conduction d'ions lithium. Les mesures de transport ionique ont permis de mettre en évidence un transport d'ions lithium suivant une loi d'Arrhenius (indépendant du squelette moléculaire) ce qui est la preuve d'un mécanisme de transport d'ions lithium par saut. Les premiers tests électrochimiques ont révélé une bonne stabilité de ces électrolytes vis à vis du lithium et un transport d'ions lithium réversible dans une cellule symétrique Li|Li. A l'issue de ces travaux, les perspectives sont discutées afin d'améliorer les performances de ces électrolytes.


English abstract : The thesis work presented in this manuscript focuses on the development of new electrolytes without the use of flammable conventional solvents to improve the security problem batteries. The first part of this work is the preparation of gelled electrolytes from phosphonium ionic liquid. A study is performed on the compatibility between the electrolyte and the polymer host epoxy / amine as well as the influence of the polymerization LI on the network. The thermal properties, and ionic transport viscoelastic gels are discussed. Among the obtained gelled electrolyte, the gel containing the electrolyte (1 M LiTFSI + LI [P66614] [TFSI]) showed interesting electrochemical properties. A gelled system Li | LFP has been implemented and good cycling stability at 100 Ê C was obtained. The second part of this work is the development of new liquid crystal electrolytes promotes transport of lithium ions with hopping mechanism. An anionic compound was synthesized from reaction of an epoxy / amine from lithium 4-amino-1-naphthalenesulfonate and an aliphatic diglycidyl ether. Various characterization technical were used to establish a link structure / properties. The results allowed to show a lamellar supramolecular organization to obtain lithium ion conduction channels. The ion transport measurement helped to highlight a transport of lithium ions following an Arrhenius law (independent of the molecular backbone) which is evidence of a transport mechanism of lithium ions with hopping mechanism. The first electrochemical tests showed good stability of these electrolytes with lithium electrode and a reversible lithium ion transport in a symmetrical cell Li | Li. Following this work, the prospects are discussed to improve the performance of these electrolytes.