Films minces mésoporeux d'oxydes de métaux de transition et de lithium : Influence du cation alcalin et de l'agent structurant sur la synthèse par soft templating

La recherche réalisée dans le cadre de cette thèse consiste à développer des électrodes positives pour les accumulateurs (ou "batteries") au lithium sous formes de films minces de quelques centaines de nanomètres d'épaisseur. Afin de stocker un maximum d'énergie dans le volume réduit d'un accumulateur au lithium miniature, une architecture mésoporeuse (dont le diamètre des pores est compris entre 2 et 50 nm), permettant d’augmenter la surface spécifique du matériau, a été réalisée au sein des films. Deux méthodes de soft templating ont été utilisées dans cette thèse. Ces méthodes consistent à ajouter à la solution de précurseurs inorganiques un copolymère amphiphile formateur de micelles, dont l'élimination ultérieure par traitement thermique permet d'obtenir des films contenant des pores dont la dimension varie selon le copolymère utilisé.

Dans la perspective du développement d'une électrode pour accumulateur au lithium, deux stratégies sont possibles : (i) la préparation d'un film mésoporeux de l'oxyde non lithié, suivie d'une insertion du lithium par voie électrochimique, ou (ii) la préparation directe d'un film mésoporeux de l'oxyde lithié. Ces deux voies ont été comparées et l’influence du lithium sur la synthèse des films minces mésoporeux par soft templating a donc pu être étudiée.

En termes de compositions ciblées, les oxydes de vanadium et de lithium (Li-V-O), tels que LiV3O8 ou LiV2O5, constituent des objectifs évidents en raison de leurs performances électrochimiques reconnues. Etant donné le caractère a priori délicat de la condensation des réseaux à base d'oxyde de vanadium, d'autres systèmes ont également été abordés dans le cadre de la thèse, à savoir Li-V-Nb-O, Li-Nb-O et Li-Ti-O.