Synthèses et caractérisations d'électrolytes solides polymériques pour batteries "tout solide"

Details

Supervisors

Gohy, Jean-François ; Dupont-Gillain, Christine C.

Faculty

Faculté des bioingénieurs

Degree label

Master [120] : bioingénieur en chimie et bioindustries

Abstract

Au cours de ces dernières décennies, la société a été contrainte de trouver des alternatives aux énergies fossiles et de basculer vers la production d’énergie verte. Ainsi, la solution la plus viable et adaptée pour le stockage de celle-ci semble être la batterie lithium-ion. Cependant, les technologies actuelles des batteries nécessitent encore des améliorations pour rencontrer les exigences qui permettraient leur implémentation de masse et ainsi de se passer des énergies fossiles. Poussées en grande partie par le secteur automobile, les recherches visant à optimiser les batteries lithium-ion passent notamment par l’implémentation d’électrolytes solides en lieu et place des électrolytes liquides traditionnels. Le défi majeur à relever pour y parvenir est d’obtenir une bonne conductivité, tandis que les bénéfices liés à l’utilisation de tels électrolytes sont potentiellement nombreux : résistance mécanique, résistance à l’inflammabilité, haute densité énergétique, … C’est donc dans le domaine des électrolytes polymériques solides que se concentre notre recherche. L’étude se concentre plus particulièrement sur trois polymères : le MAPC1, le DOMA, et le B-PEGMA. Ce travail aura donc pour but de caractériser les propriétés mécaniques, électrochimiques et thermiques de ces polymères et de leurs combinaisons (copolymérisations, mélanges). Pour cela, des spectroscopies d’impédance électrochimiques, des analyses thermogravimétriques et de calorimétrie différentielle à balayage, … seront effectuées. Le but est d’identifier les points forts et d’éventuelles interactions entre les différents polymères qui pourraient leur conférer des propriétés intéressantes en vue de leur application dans le domaine des électrolytes solides. Au cours de cette étude, nous avons pu démontrer les avantages de la polymérisation radicalaire libre et de son effet sur la conductivité. Nous avons obtenu une conductivité de 9×10^(-4) S/cm pour un copolymère P(BPEGMA-DOMA), et celle-ci semble pouvoir être améliorée grâce à un traitement thermique préalable plus adapté. L’homopolymère de BPEGMA présente lui aussi des valeurs de conductivité similaires et de plus ce polymère présente l’avantage de posséder une très bonne résistance électrochimique et thermique. Des optimisations concernant la concentration en sel de lithium dans les polymères, la concentration des trois monomères au sein des copolymères et mélanges et l’insertion de matériaux inorganiques devraient permettre d’obtenir dans le futur des valeurs de conductivité supérieures.