Toward ferric fluoride lithium polymer batteries

Des batteries lithium polymère à base de fluorures de fer

Régis Porhiel (1, 2)

1 ICCF - Institut de Chimie de Clermont-Ferrand
2 LEPMI - Laboratoire d'Electrochimie et de Physico-chimie des Matériaux et des Interfaces

Lithium batteries are a means of storing electrochemical energy, occupying a growing share of everyday use. The development of this technology is of prime importance against a backdrop of climate change caused by greenhouse gas emissions, mainly due to the combustion of fossil fuels. However, the development of this technology raises other issues, such as the safety of these batteries and the availability and toxicity of the materials used in their manufacture. In this context, the development of batteries with iron fluorides as electrode material and polymer electrolytes could address these issues. This thesis focuses on the use of these two solutions, electrode and electrolyte, for lithium batteries. Detailed analysis of the evolution of this complex system, using ex-situ and operando X-ray spectroscopy, has enabled us to investigate the electrochemical mechanism of iron fluoride with solid polymer electrolyte.

Les batteries au lithium sont un moyen de stockage de l’énergie électrochimique, occupant une part grandissante dans les usages quotidiens. Le développement de cette technologie est de première importance dans un contexte de changement climatique causé par les émissions de gaz à effet de serre, majoritairement provoquées par la combustion de ressources fossiles. Toutefois, le développement de cette technologie fait naitre d’autres problématiques, comme la sécurité de ces batteries ou la disponibilité et toxicité des matériaux la composant. Dans ce contexte, le développement de batteries avec fluorures de fer comme matériau d’électrode et avec des électrolytes polymères pourrait répondre à ces problématiques. Ce travail de thèse s’intéresse à l’utilisation de ces deux solutions, d’électrode et d’électrolyte, pour batteries au lithium. L’analyse fine de l’évolution de ce système complexe, par moyens de spectroscopie des rayons X ex-situ et operando, a permis d’approfondir le mécanisme électrochimique du fluorure de fer avec électrolyte solide polymère.

Mots clés: FeF3; lithium-ion batteries; solid polymer electrolyte; electrochemical mechanism

Mots clés: FeF3; batteries au lithium; électrolytes solides polymères; mécanisme électrochimique

Domaines: Matériaux; Autre

Régis Porhiel. Des batteries lithium polymère à base de fluorures de fer. Matériaux. Université Grenoble Alpes, 2023. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-04538751⟩