Fonctionnalisation de Nanotubes pour la fabrication de batteries Lithium/Soufre et Lithium/Organique / Hanine Kamaleddine ; sous la direction de Stéphane Campidelli et de Céline Barchasz

Date :

Type : Livre / Book

Type : Thèse / Thesis

Langue / Language : français / French

Accumulateurs au lithium

Nanotubes

Électrogreffage

Fonctionnalisation des surfaces (chimie)

Sels de diazonium

Campidelli, Stéphane (Directeur de thèse / thesis advisor)

Barchasz, Céline (1985-....) (Directeur de thèse / thesis advisor)

Franger, Sylvain (Président du jury de soutenance / praeses)

Alloin, Fannie (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Dubois, Marc (19..-.... ; chimiste) (Rapporteur de la thèse / thesis reporter)

Gaubicher, Joël (Membre du jury / opponent)

Université Paris-Saclay (2020-....) (Organisme de soutenance / degree-grantor)

École doctorale Sciences chimiques : molécules, matériaux, instrumentation et biosystèmes (Orsay, Essonne ; 2015-....) (Ecole doctorale associée à la thèse / doctoral school)

Nanosciences et innovation pour les matériaux, la biomédecine et l'énergie (Gif-Sur-Yvette, Essonne ; 2015-....) (Laboratoire associé à la thèse / thesis associated laboratory)

Université Paris-Saclay. Faculté des sciences d’Orsay (Essonne ; 2020-....) (Autre partenaire associé à la thèse / thesis associated third party)

Résumé / Abstract : Les batteries lithium/organiques font l'objet d'une grande attention pour le stockage de l’énergie. L’intérêt de ces accumulateurs réside dans leurs matériaux d’électrode organiques, préparés à partir de précurseurs abondants, peu couteux et aisément recyclables. Toutefois, les matériaux organiques présentent deux inconvénients majeurs : leur dissolution dans les électrolytes organiques ainsi que leur faible conductivité électronique.Les travaux réalisés au cours de cette thèse ont pour but le développement de matériaux actifs organiques pour électrodes positives de batteries au lithium. Afin de pallier les problématiques de dissolution et de conductivité électronique de la matière active organique, la stratégie choisie est le greffage covalent de molécules électroactives sur des supports de nanotubes de carbone, via la réduction chimique de sels de diazonium.La première partie de cette thèse est consacrée au greffage de l’anthraquinone sur différentes électrodes carbonées et à leurs caractérisations chimique et électrochimique. Une étude détaillée du protocole de greffage chimique est réalisée afin de mieux comprendre le fonctionnement du greffage et ses limitations.Dans la deuxième partie de cette thèse, d’autres molécules électroactives (phénanthrènequinone, naphtoquinone, benzoquinone et une molécule contenant des ponts disulfures) sont synthétisées puis greffés sur les nanotubes. Les résultats obtenus montrent que le taux de greffage sur les nanotubes est faible quelle que soit la molécule électroactive greffée.

Résumé / Abstract : Lithium/organic batteries are receiving a lot of attention for energy storage. The interest of these batteries lies in their organic electrode materials, prepared from abundant, inexpensive and easily recyclable precursors. However, organic materials have two major disadvantages: their dissolution in organic electrolytes and their low electronic conductivity.The work carried out during this thesis aims at developing organic active materials for the positive electrodes of lithium batteries. In order to overcome the problematics of active material dissolution and poor electronic conductivity, the strategy is to graft covalently the electroactive molecules onto carbon nanotubes, via the chemical reduction of diazonium salts.The first part of this thesis is devoted to the grafting of anthraquinone active material onto different carbon electrodes, and their chemical and electrochemical characterizations. A detailed study of the chemical grafting procedure is carried out to better understand the grafting process and its limitations.In the second part of this thesis, other electroactive molecules (phenanthrenequinone, naphthoquinone, benzoquinone and a molecule containing disulfide bonds) are synthesized and grafted onto nanotubes. The results show that the rate of grafting onto nanotubes is low regardless of the nature of the grafted electroactive molecule.