Étude des propriétés de l'interface semi-conducteur - électrolyte sous illumination pour batteries à ion-lithium photo-rechargeables

Les travaux de cette thèse portent sur l'étude d'un dispositif capable de convertir et de stocker l'énergie solaire à l'échelle moléculaire. En utilisant une électrode de TiO2 anatase nanocristallin en contact avec un électrolyte de batterie conventionnel (1 mol/L LiPF6 dans un mélange de solvant EC/DMC en ratio massique 1/1), il a été possible de provoquer la désinsertion d'ions lithium de la structure cristalline de l'électrode en illuminant l'interface électrode/électrolyte. Les cyclages avec photo-recharge de ce type de dispositif ont montré une perte prématurée de la capacité en décharge qui a pu être attribuée à la formation d'une couche de passivation majoritairement constituée de LiF. Des mesures électrochimiques et photo-éléctrochimiques ont permis d'identifier la phase lithiée LixTiO2 comme photo-catalytique vis à vis de la dégradation de l'électrolyte. L'influence de plusieurs paramètres comme la taille des particules de TiO2, la température de cyclage ou la composition de l'électrolyte sur les performances de l'interface sous illumination ont été évaluées. L'impact d'une illumination standardisée sur les propriétés physico-chimique de l'électrolyte LiPF6 EC/DMC a également été étudié. Enfin des caractérisations par Résonnance Paramagnétique Electronique ont permis d'apporter des éclairages sur les mécanismes intervenant à l'interface électrode/électrolyte sous illumination. Une nouvelle composition d'électrolyte a été utilisée et a permis d'empêcher la perte de capacité de l'électrode en cours de cyclage