Un nanotube de dioxyde de titane autoporteur (TiO2 nts) est exploré en tant qu’électrode négative potentielle pour les microbatteries Li-ion 3D. Différentes modifications chimiques du TiO2 ont été explorées et étudiées, comme le TiO2 allié au Nb, le TiO2 revêtu d'ALD-Al2O3, le titanate de lithium-TiO2 et le TiO2 sulfuré. Le dépôt d'électrolyte polymère à base de PEO (oxyde d'éthylène) (PMMA-PEG) portant le sel de LiTFSI dans du TiO2 a été obtenu par la réaction d'électropolymérisation sur l'anode TiO2 et la cathode Lithum nickel oxyde de manganèse (LNMO). L'objectif principal ici était d'exploiter la surface active des électrodes par électrodéposition et d'améliorer ainsi l'interface électrode-électrolyte. Une telle micro-batterie contenant des électrodes revêtues de polymère révèle que les valeurs de capacité obtenues à différents taux de C sont doublées lorsque les électrodes sont complètement remplies par l'électrolyte polymère par rapport à la micro-batterie à électrodes brutes. Les excellentes performances électrochimiques sont attribuées aux interfaces électrode-électrolyte améliorées dans les deux électrodes / Self-supported titanium dioxide nanotube (TiO2 nts) is explored as a potential negative electrode for 3D Li-ion microbatteries. Different chemical modifications on the TiO2 nts have been explored and studied like Nb-alloyed TiO2 nts, ALD-Al2O3 coated TiO2 nts, Lithium titanate-TiO2 nts and sulphurized TiO2 nts. The deposition of PEO (polyethylene oxide) based polymer electrolyte (PMMA-PEG) carrying LiTFSI salt into TiO2 nts has been achieved by the electropolymerization reaction on the TiO2 nts anode and the Lithum nickel manganese oxide (LNMO) cathode. The main aim here was to exploit the active surface area of the electrodes using electrodeposition and there by enhance the electrode-electrolyte interface. Such a microbattery containing polymer-coated electrodes reveal that the capacity values obtained at different C-rates are doubled when the electrodes are completely filled by the polymer electrolyte compared with the microbattery with the raw electrodes. The excellent electrochemical performance is attributed to the improved electrode-electrolyte interfaces in both the electrodes

L'utilisation de sources naturelles illimitées telles que l'énergie solaire, éolienne ou hydraulique est en plein essor. Cependant leurs productions énergétiques sont fortement liées aux conditions climatiques et sont donc intermittentes. Ces systèmes nécessitent donc d'être associés à du stockage d'énergie, afin de lisser la production avant injection sur le réseau. Pour toutes ces raisons, les batteries Li-ion doivent intégrer de nouveaux matériaux d'électrode permettant d'obtenir une grande puissance et une haute densité d'énergie, tout en conservant une durée de vie élevée et une sécurité d'utilisation.Dans ce contexte, notre travail a consisté à préparer des matériaux à hauts potentiels, le LiCoPO4 (LCP) et le LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO). Ces derniers s'inscrivent parfaitement dans le contexte de développement de matériaux à haute densité d'énergie puisqu'ils possèdent des potentiels d'oxydation de 4,8 et 4,7 V vs Li +/Li et des densités d'énergies massiques théoriques de 802 et 691 Wh.kg-1 par rapport au lithium, respectivement.Ces matériaux ont d'abord été synthétisés sous forme de couches minces afin d'obtenir des électrodes modèles pour étudier de manière fondamentale les propriétés de transport des matériaux et ses interactions en présence d'un électrolyte liquide notamment les phénomènes à l'interface électrode/électrolyte. La compréhension des matériaux acquise au cours de ce premier axe a permis de transposer et d'adapter ces techniques de caractérisation aux systèmes plus complexes que sont les électrodes composites.Les propriétés de ces matériaux vis-à-vis de l'insertion et la désinsertion du lithium ont ensuite été testées et caractérisées en cellules électrochimiques. De nombreux paramètres cinétiques et thermodynamiques ont été extrait grâce à plusieurs techniques électrochimiques telles que la titration intermittente (GITT), la spectroscopie d'impédance (PEIS et GEIS), le cyclage galvano-statique et les tests de puissance. Nous proposons d'ailleurs une méthode simple, à partir de ces tests de puissance, pour déterminer le coefficient de diffusion du lithium. Enfin, nous tentons de répondre à plusieurs questions qui demeurent en suspens concernant la cyclabilité et la perte de capacité de ces matériaux à haut potentiel au cours de cyclage long et nous proposons une technique très simple permettant d'améliorer de façon étonnamment efficace la cyclabilité d'électrodes composites de LNMO. / The use of unlimited natural sources such as solar, wind or hydraulic power is booming. However, their energy production is dependant of climatic conditions and is therefore intermittent. These systems are usually associated with energy storage, in order to smooth the production before injection on the network. For all these reasons, Li-ion batteries need to incorporate new electrode materials to achieve high power and high energy density while maintaining a long life and safe use.In this context, our work consisted in preparing high potential materials, LiCoPO4 (LCP) and LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO). The latter are perfectly integered in the context of development of materials with high energy density since they have an oxidation potential of 4.8 and 4.7 V vs Li + / Li and theoretical mass energy densities of 802 and 691 Wh.kg-1 over lithium, respectively.These materials were first synthesized in the form of thin thin films to obtain model electrodes to study the kinetics and thermodynamics properties of materials transport and interactions with the presence of a liquid electrolyte including phenomena at the electrode interface / electrolyte. The understanding acquired during this first axis allowed us to transpose and adapt these characterization techniques to more complex systems : composite electrodes.The properties of these materials with respect to lithium insertion and desinsertion have been tested and characterized in electrochemicals cells. Kinetic and thermodynamic parameters have been extracted using several electrochemical techniques such as intermittent titration (GITT), impedance spectroscopy (PEIS and GEIS), galvano-static cycling and power tests. We propose a simple method, based on power tests, to determine the diffusion coefficient of lithium. Finally, we attempt to answer several questions that remain unsolved about the capacity loss of high potential materials during long cycling, and we propose a very simple technique for improving the cycling of composites electrodes of LNMO.