Résumé :
Il a longtemps été admis que les batteries aqueuses étaient limitées par la fenêtre de stabilité de l’eau (1,23 V), mais ce n’est plus le cas avec les électrolytes aqueux concentrés en sel (WISEs). Ces solutions hautement concentrées permettent une forte augmentation de la fenêtre de potentiel des batteries aqueuses au lithium. Cela s’explique principalement par la forte diminution des molécules d’eau libres et par le rôle crucial joué par les anions sur la formation d’une interphase solide/électrolyte. Alors que ces WISEs ouvrent la voie à des systèmes durables, les sels utilisés sont coûteux et toxiques. Le magnésium et les sels associés constituent une alternative intéressante : plus sûr, moins cher et plus abondant que le lithium. Toutefois, les rares batteries au magnésium à base de WISEs reportées n’améliorent que légèrement la fenêtre de potentiel, avec seulement 2 V, sans une compréhension claire des mécanismes en jeu. L’objectif de la thèse est de rationaliser la réactivité de solutions aqueuses concentrées pour concevoir des stratégies pour augmenter la fenêtre de potentiel des batteries aqueuses au magnésium. L’un des paramétres clés révélé dans la réactivité d’électrolytes à base d’imide ou de perchlorate est la quantité d’ions en solution, alors que la nature du cation (Li ou Mg) a peu d’influence. Par ailleurs, des expériences de radiolyse ont permis de proposer des mécanismes de dégradation de ces électrolytes. Ces résultats ont également été corrélés avec les comportements de ces électrolytes en cellule électrochimique. Enfin, nous avons montré l’intérêt d’utiliser un électrolyte aqueux concentré composé essentiellement de perchlorate de magnésium. Cet électrolyte présente de bonnes performances électrochimiques. Ce travail montre l’intérêt et la possibilité de mettre en place une stratégie efficace pour limiter la réactivité de l‘eau dans les batteries aqueuses au magnésium.
Mots-clés : magnésium, électrochimie, électrolytes aqueux, spectroscopie, radiolyse, batteries