Vendredi 13 février à 9h30
Batteries Li-Organique à Électrolyte Solide Polymère : Intégration de Sels Lithiés de p-Dihydroxytéréphtalate, Propriétés Électrochimiques et Stratégie de Recyclage
Résumé : Les matériaux d’électrode organiques offrent une voie prometteuse pour le développement de batteries plus durables, en réduisant la dépendance aux métaux critiques. Parmi eux, les dérivés du p-dihydroxytéréphtalate présentent des potentiels de fonctionnement élevés et des structures modulables. Cette thèse étudie comment leurs propriétés rédox, l’architecture des électrodes et leur compatibilité avec des électrolytes polymères solides peuvent être optimisées afin d’améliorer les performances des batteries lithium-organiques.
La première partie examine le (2,5-dilithium-oxy)-téréphtalate de zinc(II), qui adopte une structure lamellaire et présente une activité électrochimique monoélectronique stable à un potentiel de 3,4 V vs Li+/Li. La deuxième partie évalue les dérivés au magnésium et au zinc dans des cellules tout-solide souples utilisant des électrolytes à base de poly(e-caprolactone-cocarbonate de triméthylène). À 60 °C, l’électrolyte polymère assure une conductivité ionique élevée et des performances comparables à celles observées avec les électrolytes liquides. La troisième partie se concentre sur le (2,5-dilithium-oxy)-téréphtalate de cuivre(II). Bien que le matériau massif présente une activité électrochimique limitée en raison de larges agrégats, la synthèse d’un composite à base de carbone à haute surface spécifique conduit à un système nanostructuré qui permet d’accéder à la pleine capacité faradique de cette structure organique mais au détriment d’une stabilité en cyclage suffisante. Enfin, la quatrième partie rapporte une étude pionnière sur le recyclage des électrodes à base de (2,5-dilithium-oxy)-téréphtalate de magnésium(II).
Mots clés : Matériaux d’électrodes organiques, Electrolytes polymères, Recyclage des batteries, Batteries au lithium.
Towards Soft Solid-State Li-Organic Batteries: Implementation of Lithiated p-Dihydroxyterephthalate-Based Positive Electrode Materials, Electrochemical Properties, and Recycling Strategy
Abstract : Organic electrode materials offer a promising route toward sustainable lithium-based batteries by reducing reliance on scarce metals. Among these, p-dihydroxyterephthalate derivatives provide high operating potentials and tunable structures. This thesis investigates how their redox properties, electrode architecture, and compatibility with solid polymer electrolytes can be optimized for improved performance.
The first part examines zinc(II) (2,5-dilithiumoxy)-terephthalate, which forms a lamellar structure and shows stable one-electron activity near 3.4 V vs Li+/Li. The second part evaluates magnesium and zinc derivatives of this material in soft solid-state cells with poly(e-caprolactoneco-trimethylene carbonate) based solid polymer electrolytes. At 60 °C, the polymer electrolyte provides high ionic conductivity and delivers performance comparable to that observed with liquid electrolytes. The third part focuses on copper(II) (2,5-dilithium-oxy)-terephthalate. Although the bulk material shows limited electrochemical activity due to large aggregates, the synthesis of a composite based on high surface area carbon yields a nanostructured system that enables access to the full faradaic capacity of this organic framework, albeit at the expense of adequate cycling stability. Finally, the fourth part reports a pioneering study on the recycling of magnesium-based (2,5-dilithium-oxy)-terephthalate electrodes.
Keywords : Organic electrode materials, Polymer electrolytes, Battery recycling, Lithium batteries
