Électrolytes polymères secs à base de copolymère à blocs
Électrolytes polymères pour les batteries au lithium métal

Les électrolytes solides copolymères à blocs comportent un bloc A, permettant d'assurer la conduction des ions, et un bloc B qui apporte la tenue mécanique du matériau de par sa valeur de T _g élevée. Le choix du bloc conducteur s'est essentiellement porté sur le POE, ce dernier constitue, soit le squelette principal linéaire, soit les greffons pendants du bloc A. Les principales architectures des copolymères à blocs à base de POE, présentées dans la figure 1, correspondent soit à des diblocs AB ou à des triblocs BAB.

Dû à l'incompatibilité chimique entre les blocs, un phénomène de séparation de phase est observé, mais l'existence de liens covalents entre les blocs restreint la taille des domaines à l'échelle des blocs (~ 10 à 100 nm). Ce phénomène est appelé « micro-séparation de phase », même si la taille des domaines observés est de l'ordre du nanomètre. Ces systèmes sont donc macroscopiquement homogènes, mais hétérogènes à l'échelle microscopique. Lors de la micro-séparation de phase, il y a une organisation des nanodomaines en structures régulières et périodiques. Dans le cas d'un copolymère dibloc AB, la morphologie dépend de :

• la masse molaire globale du copolymère ;

• la composition du copolymère, caractérisée par la fraction volumique φ _A du bloc A ;

• la nature chimique de chacun des blocs A et B qui définit leur miscibilité relative et caractérisée par le paramètre d'interaction de Flory-Huggins χ _AB (cf. [AF 6 045], § 2.2).

Les copolymères diblocs AB sont susceptibles de s'organiser selon quatre morphologies : sphérique, cylindrique, gyroïde (bi-continue) et lamellaire (figure 2).

La structure lamellaire est thermodynamiquement stable pour des diblocs quasi symétriques. Dans le cas des...