Study of electrode/electrolyte interfaces in all solid state organic lithium ion batteries
Etude des interfaces électrode/électrolyte dans des batteries tout organiques tout solides.
Résumé
The increase of the electric energy demand for several decades, coupled with ecological/climate crisis that threatens our planet, pushes us to promote renewable energies. These new energies (solar, wind) are intermittent and therefore require more efficient and environmentally friendly energy storage technologies. For this, electrochemical energy storage is a good candidate. Li-ion batteries are currently the most developed and well-known technology but still suffer from safety problems and major ethical and ecological issues. To solve these problems, organic batteries are being investigated. However, organic active materials suffer from high solubility in liquid organic solvents. To solve this solubility problem, we studied all-solid-state organic batteries using first a well-known inorganic solid electrolyte (Li6PS5Cl, argyrodite) and then an organic electrolyte based on a polymer (PEO) and a Covalent Organic Framework (COF). In this PhD thesis we have studied the interfacial reactivity of different active materials towards solid electrolytes and the relationships with their electrochemical behaviour. This study of interfaces has been developed with the help of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The particular case of 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane (TCNQ) has been studied more thoroughly.
Depuis plusieurs décennies l'augmentation de la demande en énergie électrique couplée à la prise de conscience de la crise écologique qui menace notre planète, nous pousse à changer notre mode de production d'énergie vers des énergies renouvelables (éolien, photovoltaïque) qui ont des pics de production intermittents, ce qui nécessite des techniques de stockage de l'énergie plus performantes et écologiques. Pour cela, le stockage électrochimique de l'énergie est un bon candidat. Les batteries Li-ion sont actuellement les plus développées et les plus connues mais posent encore des problèmes de sécurité et de gros problèmes éthiques et écologiques. Pour résoudre ces problèmes, des batteries Li-ion basées sur des matériaux actifs organiques sont étudiées. Cependant, les matériaux organiques souffrent d'une grande solubilité dans les solvants organiques liquides. Pour résoudre ce problème de solubilité, nous avons étudié des batteries organiques "tout solide" en utilisant premièrement un électrolyte solide inorganique très connu (l'argyrodite Li6PS5Cl) puis un électrolyte organique basé sur un polymère (le PEO) et un réseau organique covalent (Covalent Organic Framework - COF). Dans cette thèse nous avons étudié en détail la réactivité interfaciale de différents matériaux actifs organiques vis-à-vis des électrolytes solides et établi le lien avec leur comportement électrochimique. Cette étude des interfaces a été développée sur la base de la spectroscopie photoélectronique à rayonnement X (XPS). Le cas du 7,7,8,8-tetracyano-p-quinodimethane (TCNQ) a été étudié de manière plus approfondie.
Origine : Version validée par le jury (STAR)