The use of anions with sulfate function in electrolyte for lithium battery. Study of transport mecanism.
Utilisation d'anions à fonction sulfate dans des électrolytes pour batterie au lithium. Etude des mécanismes de transport
Résumé
Lithium salts based on oligoether sulfate were synthesized and characterised. They incorporate oxyethylene units wich enable the lithium cation salvation and, potentially, their use as ionic liquids. Their properties as lithium salts dissolved in liquid or polymer electrolytes were evaluated. Their electrochemical and thermal stabilities are sufficient for lithium battery application. Due to their weak dissociation in POE, their conductivities are fairly low. On the other hand, they have high cationic transference numbers. In mixture with usual salts as LiTFSI, they provide a good compromise between conductivities/transference number/cost. The second part of this study deals with the synthesis and characterisation of an ionomer with sulfat function and polyether backbone. The electrochemical, physical and chemical properties of this material show that it could be used as polymer electrolyte. Its potential as cross-linked gelled polymer electrolyte is outstanding. Structural analyses on an ionomeric monocrystal have been corroborated with quantum chemistry calculations.
Des sels de lithium à base d'oligoéther sulfate ont été synthétisés et caractérisés. Ils intègrent des motifs oxyéthylènes qui permettent une solvatation du cation lithium et, potentiellement, une utilisation en tant que liquide ionique. Leurs propriétés en tant que sels dissous dans des solvants liquides ou polymères ont été évaluées. Leurs domaines de stabilité thermique et électrochimique sont suffisants. Du fait de leur faible dissociation en milieu poly(oxyéthylène), leurs conductivités sont faibles. Par contre, ils présentent des nombres de transport cationique élevés. En mélange avec des sels comme LiTFSi, ils permettent d'atteindre un excellent compromis conductivité/nombre de transport cationique/coût. Le second volet de l'étude concerne la synthèse et la caractérisation d'un polyélectrolyte à fonctions ioniques sulfate de lithium et à squelette polyéther. Les caractérisations physico-chimiques et électrochimiques ont montré qu'il pouvait être utilisé comme électrolyte polymère. Son potentiel sous forme de polymère réticulé et gélifié est remarquable. Des analyses structurales faites sur un monocristal d'ionomère ont pu être corroborés par des calculs de mécanique quantique.
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