Ce projet de thèse vise la conception d’un seul dispositif électrochimique capable de collecter l’énergie solaire, la convertir et la stocker de façon réversible. Pour ce faire, nous avons choisi de travailler avec un matériau d’électrode bi-fonctionnel qui doit à la fois absorber une partie du spectre solaire et aussi accueillir réversiblement les ions lithiums dans sa structure. Dans ce contexte, nous avons travaillé avec un film de TiO2 anatase mésoporeux comme électrode positive bi-fonctionnelle. L'illumination de l'électrode lithiée (après décharge) induit une réaction d'extraction des ions lithium (c'est-à-dire la recharge de la batterie), ouvrant la voie aux batteries Li-ion photo-rechargeables. La photo-extraction des ions lithium à tension de circuit ouvert et pendant le cyclage électrochimique a été démontrée. Le mécanisme proposé envisage l’oxydation du Ti3+ en Ti4+ par les trous photo-générés, entraînant ainsi l'extraction de l'ion lithium. Cependant, le sort des photo-électrons n'a pas été élucidé. Dans cette thèse, nous avons choisi de contrôler et d'orienter le devenir des photo-électrons en ajoutant de l'eau comme accepteur. Ainsi, nous avons travaillé avec un électrolyte à base d'eau (ie Water In Salt, WIS) pour accéder à une grande capacité de stockage des ions lithium et produire une molécule de stockage, le dihydrogène. Selon l'état de charge de la batterie, la composition de l’électrode varie : d'une phase monocristalline à un matériau bi-phasique. L'impact de ce changement de composition sur la dynamique de la production d'hydrogène et les processus induits par la lumière seront tous deux discutés dans cette thèse. Ce travail constitue une preuve de concept que les batteries Li-ion à faible potentiel pourraient être rechargées uniquement par exposition à la lumière.