Les batteries Li-ion sont désormais si omniprésentes dans notre société qu’il nous est difficile de concevoir un futur sans elles. Leur usage à grande échelle engendre toutefois plusieurs problèmes politiques, sociologiques, économiques et écologiques reliés à l’exploitation, la distribution et la disposition des matériaux requis incluant notamment le lithium et le cobalt. Les matériaux cathodiques en particulier sont souvent toxiques, dispendieux et difficiles à recycler et la performance des matériaux disponibles limite présentement la performance des batteries. Il est conséquemment plus que jamais nécessaire de développer de nouveaux matériaux cathodiques performants pour les batteries Li-ion et de s’intéresser au développement de nouvelles alternatives plus vertes. Les matériaux organiques électro-actifs sont prometteurs en tant qu’alternative aux matériaux d’électrode actuels puisqu’ils sont versatiles, potentiellement plus performants et peuvent être dérivés de ressources renouvelables. Les quinones en particulier soulèvent beaucoup d’intérêt pour la conception de cathodes organiques en raison de leurs processus rédox rapides, réversibles et multiélectroniques. L’état des connaissances reliées à leur intégration aux batteries demeure toutefois sous-développé par rapport à celui des composés d’intercalation inorganiques et plusieurs efforts sont encore nécessaires afin de mener au développement de batteries organiques performantes; plusieurs classes de matériaux organiques demeurent inexplorées et les principes structuraux menant à des matériaux performants sont encore à élucider. Dans cette optique, nous nous sommes intéressés à l’étude des diphénoquinones, une classe de composés quinoïdes disposant de potentiels plus élevés que les quinones communes et pouvant être préparées par le couplage oxydatif de substrats abondants et potentiellement dérivés de la biomasse. Les diphénoquinones sont très peu solubles et hautement cristallines, ce qui leur permet de produire des électrodes stables et performantes. Malgré cela, ces composés attrayants demeurent peu étudiés et leur intégration aux batteries est négligée. / Li-ion batteries have become so omnipresent in our society that it is difficult to envision a future without them. However, their large-scale production leads to numerous political, sociologic, economic and ecological problems related to the exploitation, distribution and disposition of materials required for their production, including notably lithium and cobalt. Cathodic materials in particular are often toxic, expensive and hard to recycle, and their efficiency is currently limiting the overall performance of batteries. Consequently, it is now more than ever necessary to create new efficient cathodic materials and to revisit the development of alternatives to Li-ion batteries. Organic electro-active materials represent a promising alternative to current battery electrode materials as they are versatile, potentially more efficient and can be derived from renewable resources. Quinones in particular stir a lot of interest which stems from their rapid and reversible multi-electronic redox processes. The state of knowledge related to their integration to batteries yet remains under-developped as opposed to that of inorganic intercalation compounds and many additional efforts are required to develop efficient organic batteries; many classes of organic materials remain unexplored and the structural principles leading to efficient organic electrodes have yet to be uncovered. In this context, we have revisited the study of diphenoquinones, a class of quinonoid compounds which exhibit higher redox potentials than common quinones and can be derived from the oxidative coupling of abundant organic substrates potentially derived from biomass. Diphenoquinones have very low solubility and show a high degree of crystallinity, which allows them to prepare stable and efficient electrodes. Despite this, these attractive compounds remain poorly studied and their integration to batteries has been neglected.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/32307 |
| Date | 12 1900 |
| Creators | Néron, Sébastien |
| Contributors | Wuest, James D. |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | fra |
| Detected Language | French |
| Type | thesis, thèse |
| Format | application/pdf |
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