Conception et application de structures poreuses en tant que cathodes dans des accumulateurs lithium-oxygène

  • Tom Lemaître

Student thesis: Master typesMaster en sciences chimique à finalité approfondie

Résumé

Depuis de nombreuses années, l’Homme produit de l’énergie à partir de sources fossiles telles que le pétrole, le charbon et le gaz naturel, produisant beaucoup de gaz responsables du réchauffement climatique. D’autres sources d’énergie, plus écologiques, existent telles que la lumière du soleil ou le vent. Dans une optique de développement de ces énergies, il est dès lors important de disposer de moyens efficaces de stockage étant donné la disponibilité limitée de ces énergies.
Cependant, la capacité actuelle des batteries ne permet pas une utilisation optimale de ces sources d’énergie. C’est pourquoi nous nous sommes tournés vers une nouvelle technologie de stockage, utilisant le lithium métallique et le dioxygène, possédant une capacité théorique près de dix fois supérieures aux systèmes actuels. Malgré ces caractéristiques prometteuses, les accumulateurs Li-O2 présentent des problèmes de stockage effectif des produits créés lors de la décharge limitant de ce fait leurs capacités. C’est la raison pour laquelle des structures possédant une porosité hiérarchisée ont été créées à partir de nanoparticules d’oxyde de zinc afin d’optimiser ce stockage et par conséquent d’accroître la capacité.
Les effets de différents paramètres de synthèse sur les propriétés morphologiques, structurales et texturales des nanoparticules ont été étudiés. Les résultats obtenus ont montré qu’il était possible de contrôler la taille des nanoparticules en ajustant la concentration du précurseur métallique. La forme des nanoparticules a aussi été modifiée en ajoutant un agent coiffant lors de la synthèse. Dans tous les cas, les particules présentaient des micropores intra particulaires.
Ces nanoparticules ont ensuite été dispersées dans un solvant organique volatil puis déposées sur une surface plane. Cette opération a permis de créer une structure contenant trois types de porosités interconnectées (micro-méso-macro). L’influence du taux d’humidité relative et de la concentration de la dispersion sur la structure finale ont été étudiées.
Finalement, ces structures ont été testées en tant que cathode dans des accumulateurs Li-O2. Les résultats obtenus ont montré l’efficacité d’une telle structure hiérarchisée, de même que l’importance de la conductivité de la structure servant d’électrode.
la date de réponsejuin 2019
langue originaleFrançais
L'institution diplômante
  • Universite de Namur
SuperviseurBAO LIAN SU (Promoteur)

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