M. LEPRETRE Jean Claude

Enseignement
Enseignement effectué principalement au dept de chimie de l'IUT de Grenoble ( UGA) en première et deuxième année, en formation initiale et en alternance
Cours, TD, TP dans le domaine de la physico-chimie et de la chimie analytique ( organique et minérale)
 

bActivités de Recherche

Thématique : Nouveaux matériaux organiques pour le stockage et la conversion de l'énergie électrique.
Dans le domaine de l'énergie les composés organiques font l'objet d'un intérêt particulier. Leurs implications sont sreconnues dans les électrolytes (solvants, sels, polymères) dans les PEMFC, les batteries et super-condensateurs. Grâce à une "chimie réfléchie, nous préparons différents matériaux (solvants, sels, SEI) permettant d'améliorer les performances des systèmes en augmentant la stabilité de l'électrolyte où en inhibant sa réactivité avec les matériaux d'électrode (SEI contrôlée). Depuis récemment, les composés organiques sont également évoqués comme matériaux d'électrode. Contrairement, aux matériaux inorganiques, leur potentiel de fonctionnement est modulable (modification chimique), ils sont peu toxiques et peu onéreux. Par ailleurs, leur propriétés rédox sont peu dépendantes de la nature de l'électrolyte. Cette versatilité fait qu'ils peuvent être impliqués dans des batteries où l'alcalin peut être le lithium, le sodium.....
Dans ce cadre, nous intéressons, par exemple, à différentes familles de composés tels que les phénothiazines les nitroxydes qui permettent d'atteindre des capacités massiques concurrentielles des matériaux inorganiques couramment utilisés ( LFP) dans un contexte batterie lithium comme batterie sodium. Des dérivés quinoides sont également étudiés ( à l'état de polymères) en vue de d'opérer dans des confif=guations verstalies ( Mg Ca...)
En parallèle, des études sont conduites sur des matéraiux complexes de coordination qui présentent des cinétiques de transfert d'électron généralement très élevée. Ces composés sont étudiés d'un point de vue électrochimique avec une approche "calcul ab initio" en vue de sélectionner les meilleurs candidats :  vitesse de transfert d'électron vs masse molaire de l'inité redox.
De plus, ces composés, présentant fréquemment des propriétés photochimiques, ces travaux sont complétés par l'étude des matériaux d'électrode "photo-actives" (programme RS2E/labex CEMAM) où le processus de charge des batteries est assisté par un stimulus photochimique.les résultas obtenus monternt que des gain de potentiel élevés proches de 1V peuvent être obtenus ( durant la charge)


Thématique : lithium Soufre
Le cout et la toxicité des matériaux de cathode de batterie peut être un obstacle à leur plus forte utilisation. Dans ce contexte, d’autres types de composés sont étudiés, comme le soufre dont le cout et la toxicité sont significativement plus faibles comparativement aux matériau inorganiques classiques ( Co, Ni…). Toutefois, le mécanisme de réduction de S8 implique de nombreuses étapes qui doivent être mieux comprises /contrôlées en vue d’améliorer les performances de ces batteries.
A l’aide de méthodes spectroscopiques et physico-chimiques pertinentes, nous avons pu proposer de nombreuses avancées pour 1) une meilleure compréhension des phénomènes redox mis en jeu durant les cycles de charge/décharge et 2) un meilleur contrôle du processus de navette redox observée dans ce type de batterie.

Thématique : Batterie Magnésium

En parallèle cette activité, l’utilisation de composés organiques a été étudiée dans le domaine des batterie magnésium. L’objectif de ce travail est d’améliorer la réversibilité du système MgII/Mg sans compromettre la fenêtre de stabilité redox de l’électrolyte. Dans ce contexte, différentes approches ont été abordées. 1) il a été établi que la présence de « pi rich » molécules aidait significativement à améliorer la réversibilité du système MgII/Mg. 2) Un résultat très prometteur a également été obtenu en utilisant le système BH4-/phenol, où la substitution d’hydrure par des unités phénolate permet d’observer la réversibilité de la réduction de MgII, tandis que l’oxydation de BH4- est retardée. D'autre molecules associées au borohydrure sont également en cours d'investigation telles que les thiolates

Thématique : recyclage

L’utilisation grandissante de batterie, compte tenu du cout de certains matériaux et de leur impact environnemental doit impliquer des aspects recyclage de certains éléments. Dans ce contexte, nous intéressons à la récupération de l’ensemble des composés de ces batteries. Cela concerne les électrolytes (solvants, sels de lithium) comme les matériaux d’électrode (cathode principalement). Différentes stratégies sont étudiées en vue d’« extraire » sélectivement, chacun de ces composés. Différents programmes sont dédiés à cette activité, et différentes approches sont étudiées. Des plymères présenatnt des unités "ligand" sélectives sont élaborés en vue de pièger " sélectivement" les cations cobalt ( Nickel) des matéraiux de cathode et des sovants( Deep eutectic solvent) sont également proposés pour l'extraction sélectives de ces éléments cationiques. 

Thématiques  matéraiux pour l'électrochimie
Dans ce cadre différents projets sont abordés
a) Les matéraiux d'implant chirurgiraux doivent présenter différentes proprités, un bonne tenue vis-à-vis de la corrosion et une bonne compatibilité avec les milieux biologiques. Cette activité pour l'essentiel est conduite dans le cadre d'une collaboration forte avec des chercheurs brésiliens ( USFCar), elle permet de proposer de nouveaux alliages dont les propriytés sont très prometteuses. Cette collaboration s'inscrit également dans la construction d'un laboratoire commun soutenu par le CNRS INPCHEM (IRP « Electrochemical characterization of new metal alloys for hydrogen storage and coating applications » ).
b) Il est  nécessaire de pouvoir inhiber/controler la corrosion des matéraiux évoluant en milieu marin. Dans le cadre d'un projet avec le DGA, la modélisation de la protection cathodique des matéraiux ( acier..) de navire est étudiée  en vue de réduire le bruit électrochimqiue occasionné par ce système de protection. 
b) Fonctionnalisation de l'aluminiulm par anodisation. Dans le cadre d'un projet industriel, nous étudions la possibilité d'élaborer un aluminium blanc qui à ce jour n'est pas développé d'un point de vue industriel. Des approches d'analyses physico-chimiques et électrochimqiues permettent de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu durant cette anodidation i.e. production d'oxydes d'Al et insertion des agents de la couleur blanche.