La technologie Lithium-air développée par EDF utilise une électrode à air qui fonctionne avec un électrolyte aqueux ce qui empêche l’utilisation de lithium métal non protégé. Une membrane céramique conductrice d’ion Li+ est utilisée pour séparer le milieu aqueux de l’électrode négative en lithium métal. Cependant, cette céramique n'est pas stable au contact du lithium, il est donc nécessaire d'ajouter une couche de protection. Par ailleurs, dans l'idéal cette protection doit résister à la croissance dendritique du lithium. C'est dans ce contexte que s'inscrit ce projet qui a pour but le développement d'une couche de protection; à base d'électrolyte copolymère à blocs (BCE), entre le lithium métal et une céramique conductrice d'ions lithium, pour les batteries Lithium air.
Tout d'abord le comportement des ces BCE est étudié en cellule symétrique lithium-lithium afin de déterminer leurs propriétés telles que leurs conductivités et nombre de transport, ainsi que leur résistance face à la croissance dendritique du lithium. Plusieurs techniques de caractérisation sont utilisées et notamment la microtomographie par rayons X pour analyser la morphologie du lithium après cyclage. Pour des électrolytes possédant un nombre de transport de l'unité, la croissance dendritique du lithium est supposée être supprimée, cependant pour la première fois, la visualisation d'une croissance non homogène et de la formation d'objets denses de lithium après cyclage à travers des électrolytes polymères poly anioniques est reportée.
Dans un second temps, le composite céramique-polymère est caractérisé par spectroscopie d'impédance. Le cyclage du composite en cellule symétrique lithium-lithium et l'analyse des spectres d'impédance après chaque cycle permet de déterminer si les dendrites de lithium ont atteint la céramique. Par ailleurs, la quantification de la perte de polarisation à l'interface céramique-lithium est évaluée par des expériences en polarisation, la contribution inter facial entre le polymère et la céramique est faible.
Tout d'abord le comportement des ces BCE est étudié en cellule symétrique lithium-lithium afin de déterminer leurs propriétés telles que leurs conductivités et nombre de transport, ainsi que leur résistance face à la croissance dendritique du lithium. Plusieurs techniques de caractérisation sont utilisées et notamment la microtomographie par rayons X pour analyser la morphologie du lithium après cyclage. Pour des électrolytes possédant un nombre de transport de l'unité, la croissance dendritique du lithium est supposée être supprimée, cependant pour la première fois, la visualisation d'une croissance non homogène et de la formation d'objets denses de lithium après cyclage à travers des électrolytes polymères poly anioniques est reportée.
Dans un second temps, le composite céramique-polymère est caractérisé par spectroscopie d'impédance. Le cyclage du composite en cellule symétrique lithium-lithium et l'analyse des spectres d'impédance après chaque cycle permet de déterminer si les dendrites de lithium ont atteint la céramique. Par ailleurs, la quantification de la perte de polarisation à l'interface céramique-lithium est évaluée par des expériences en polarisation, la contribution inter facial entre le polymère et la céramique est faible.
Infos lieu
La soutenance de thèse se déroulera le vendredi 16 septembre à 14h dans l'amphithêatre Jean Besson (Phelma campus). La soutenance sera suivie d'un pot en salle C012.