Synthèse et caractérisations de verres et vitrocéramiques - Applications au domaine du stockage de l’énergie (matériaux de cathode)

Discipline

Matériaux céramiques et traitements de surface

Classification

Sciences de l'ingénieur

Mots-clés libres

Verre, Cathode

Mots-clés

Vitrocéramique,

Énergie -- Stockage

Avec la demande croissante en systèmes de stockage d'énergie, l'intérêt pour les matériaux d'électrodes s'est intensifié au fil des années. Face aux préoccupations liées à une éventuelle pénurie de lithium, les batteries sodium-ion émergent comme une alternative prometteuse aux batteries lithium-ion. Cette thèse porte sur la synthèse, la cristallisation et la caractérisation de verres et vitrocéramiques issus des systèmes Na2O-V2O5-TeO2 et Na2O-V2O5-P2O5. La cristallisation ainsi que la mise en forme des verres par SPS ont été étudiées en détails pour une dizaine de compositions sélectionnées. Des études de caractérisations structurales et microstructurales approfondies ont été réalisées sur les matériaux synthétisés, puis les propriétés électrochimiques des vitrocéramiques et des verres parents ont été étudiées. Dans chaque cas, la conductivité des vitrocéramiques dépasse largement celle des verres parents, atteignant parfois une amélioration allant jusqu'à cinq ordres de grandeur. Ainsi, la présence de cristaux au sein d'une matrice vitreuse exerce un impact considérable sur les propriétés de conduction du matériau. L’élaboration de vitrocéramiques a permis entre autres de cristalliser les phases NaV6O15 et Na2V3P2O13. Celles-ci possèdent de bonnes propriétés électrochimiques, avec une conductivité mixte électronique et ionique, adéquat pour leur utilisation en tant que matériau de cathode.