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Conception et développement de nouveaux matériaux d'électrodes organiques pour batteries Lithium-ion et Sodium-ion
No full textPoussées par la demande croissante de dispositifs de stockage d'énergie électrochimiques à grande échelle tels que les réseaux intelligents et les véhicules électriques, les batteries à faible coût et à haute densité énergétique font désormais l'objet de recherches intensives. Afin de réaliser des matériaux performants mais peu coûteux et respectueux de l'environnement, les chercheurs ont commencé à étudier les matériaux d'électrodes organiques, qui ne contiennent que des éléments légers et abondants en terre et présentent des propriétés très prometteuses. Outre les prix généralement plus bas et les capacités volumétriques plus élevées, les matériaux organiques présentent également les avantages d'une recyclabilité plus élevée et d'une synthèse plus facile contre les composés inorganiques. Cette thèse est axée sur l'étude de nouveaux matériaux dérivés de sources biologiques, pour la construction de batteries Li-ions éco-compatibles. Actuellement, les électrodes de batterie sont des oxydes de métaux de transition à l'état solide, dont le coût de production est élevé et les émissions de CO2 élevées. Dans la première partie du projet, un criblage informatique des molécules potentielles sera effectué. En particulier, le calcul ab initio fournira des informations utiles à la fois sur la géométrie et sur les structures électroniques des molécules à l'étude. À partir de ces données, il sera possible de déterminer les matériaux avec les meilleurs paramètres électrochimiques (potentiel rédox, capacité spécifique). Après le premier criblage in silico, la prochaine étape consistera à synthétiser et à analyser les molécules les plus prometteuses. Une fois le matériau synthétisé, il sera possible de réaliser les premiers tests électrochimiques, afin d'obtenir une vue plus précise des molécules examinées. Les tests sont divisés en deux types: les mesures spectroscopiques, pour vérifier efficacement la structure des molécules synthétisées en laboratoire, et les tests électrochimiques, tels que la voltamétrie cyclique, permettant d'obtenir une première estimation des propriétés électrochimiques. Dans la troisième partie du projet, les prototypes de batteries seront fabriqués avec les meilleurs matériaux candidats. La construction du prototype permet d'étudier les paramètres fondamentaux de la batterie, tels que le potentiel redox, la capacité spécifique et la stabilité du cycle. Les données générées par les prototypes de batteries donnent un aperçu de l'application potentielle des matériaux dans la fabrication de batteries à grande échelleDriven by the growing demand for large-scale electrochemical energy storage devices such as smart grids and electric vehicles, low-cost batteries with high energy density have become objects of intense research. In order to achieve high performance but low-cost and ecofriendly material, researchers started to study organic electrode materials, which only contain light and earth-abundant elements and shows very promising properties. Apart from generally lower prices and higher volumetric capacities, organic materials also have the advantages of higher recyclability and easier synthesis against inorganic compounds. This thesis is focused on the study of new materials derived from bio-sources, for the construction of eco-compatible Li-ions batteries. Currently, battery electrodes are solid-state transition metal oxide, which have a decidedly high cost of production and high CO2 emission. In the first part of the project, a computational screening of the potential molecules will be carried out, in particular ab initio calculation will provide useful information on both geometry and electronic structures of the molecules under investigation. From this data it will be possible to determine the materials with the best electrochemical parameters (redox potential, specific capacity). After the first in silico screening, the next step will be to synthesize and analyze the molecules that are most promising. Once the material has been synthesized, it will be possible to carry out first electrochemical tests, in order to get a more precisely overview on the molecules under examination. Tests are dived into two types: spectroscopic measurements, to effectively verify the structure of molecules synthesized in the laboratory, and electrochemical tests, such as cyclic voltammetry, able to get a first estimate about electrochemical properties. In the third part of the project, battery prototypes will be manufactured using the best candidate materials. The construction of the prototype allows to study fundamental battery parameters, such as redox potential, specific capacity and cycling stability. The data generated by battery prototypes give an insight about the potential application of the materials on the large-scale battery manufacturin
Towards a conductive additive-free organic electrode for electrochemical energy storage
No full textDans un contexte de transition énergétique, la demande de dispositif de stockage de l'énergie s'est considérablement accrue. La batterie à ions lithium est devenue un acteur emblématique de la transition énergétique. Toutefois, les électrodes constitutives de ces dernières sont exclusivement composé d'élément métallique et donc non renouvelable. Afin de rendre la transition énergétique pérenne, il est nécessaire de développer de nouvelles technologies moins impactantes et moins couteuses environnementalement parlant. Les électrodes organiques ont fait l'objet de nombreuses recherches et semblent être une alternative intéressante pour parvenir à cet objectif. Toutefois, un frein reste à lever : la faible conductivité électrique des matériaux organiques. Ce problème induit la nécessité d'ajouter de grandes quantités d'additif conducteur au sein de l'électrode, diminuant sa densité énergétique. Cette thèse a eu pour objectif de développer un nouveau type de matériaux organiques d'électrodes pouvant surmonter cette difficulté. Notre première piste de recherche s'est portée sur les pérylènes diimide (PDI), dont leurs coeurs polyaromatiques induisent une conformation planaire à la molécule. Cette propriété permet à ce type de molécules de "s'auto-assembler" sous la forme d'un matériau colonnaire par le biais de fortes interactions π,π. Cette organisation dote le matériau de propriétés semi-conductrices. Le premier chapitre de cette thèse a été marqué par la synthèse d'une large gamme de PDI et l'étude de leurs propriétés électrochimiques en configuration demi-pile. Par la suite, une étude approfondie de la réactivité électrochimique du meilleur candidat a été menée par diverses méthodes de caractérisation (microscopie électronique, infrarouge, diffractions aux rayons X, ...) afin de comprendre le mécanisme électrochimique de ce matériau pendant un cycle de charde/décharge. Il a été observé que la réduction du matériau engendre un phénomène de déstructuration de l'empilement colonnaire du matériau induisant une perte progressive de la conductivité électronique. Sur cette base, deux grands axes se sont ouverts, l'augmentation de la taille du coeur et l'externalisation de fonction électroactive. Le troisième chapitre traite de l'élargissement du coeur polyaromatique avec 4 nouvelles cibles moléculaires pouvant présenter des propriétés intéressantes. Ce chapitre y décrit leurs synthèses ainsi que les résultats électrochimiques préliminaires obtenus. Enfin, le dernier chapitre porte sur l'externalisation des fonctions électroactives en dehors du coeur de pérylène à travers deux approches. La première consiste à conserver la structure du PDI avec une substitution TEMPO permettant de travailler à haut potentiel et ainsi ne pas affecter les fonctions imides liées au coeur. La seconde est la création d'une plateforme moléculaire à partir d'un coeur de pérylène présentant des extrémités chlorées pouvant être modifiées par l'ajout de molécule organique électroactive déjà présentes dans la littérature.In a context of energy transition, the demand for energy storage devices has increased considerably. The lithium-ion battery has becom an emblematic player in the energy transition. However, the constitutent electrodes of the latter are exclusively composed of metallic elements and therefore non-renewable. In order to make the energy transition sustainable, it is necessary to develop new technologies that are less impactfull and less costly environmentally speaking. Organic electrodes have been the subject of much research and seem to be an interesting alternative to achieve this objective. However, an obstacle remains to be removed : the low electrical conductivity of organic materials. This problem induces the need to add large quantities of conductive additive within the electrode, reducing its energy density. This thesis aimed to develop a new type of organic electrode materials that could overcome this difficulty. Our first line of research focused on perylene diimide (PDI), whose polyaromatic cores induce a planar conformation to the molecule. This property allows this type of molecules to "self-assemble" in the form of a columnar material through strong π,π interactions. This organization endows the material with semiconductor properties. The first chapter of this thesis was marked by the synthesis of a wide range of PDIs and the study of their electrochemical properties in half-cell configuration. Subsequently, an in-depth study of the electrochemical reactivity of the best candidate was carried out by various characterization methods (electron microscopy, infrared, X-ray diffractions, etc.) in order to understand the electrochemical mechanism of this material during a charge/discharge cycle. It was observed that the reduction of the material generates a phenomenon of destructuring of the columnar stack of the material, inducing a progressive loss of electronic conductivity. On this basis, two main axes have opened up, the increase in the size of the core and the externalization of electroactive function. The third chapter deals with the enlargement of the polyaromatic core with 4 new molecular targets that may present interesting properties. This chapter describes their syntheses as well as the preliminary electrochemical results obtained. Finally, the last chapter focuses on the externalization of electroactive functions outside the perylene core through two approaches. The first consists of retaining the structure of the PDI with a TEMPO substitution allowing it to work at high potential and thus not affect the imide functions linked to the heart. The second is the creation of a molecular platform from a perylene core with chlorinated ends that can be modified by the addition of electroactive organic molecules already present in the literature
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Full text link“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Full text linkWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Solid hybrid electrolytes development based on ionic liquids immobilized on metal oxide nanoparticles for lithium batteries
No full textLes liquides ioniques (LIs) possèdent des propriétés uniques prometteuses pour l'amélioration de la sécurité des batteries du fait de leur grande stabilité thermique et de leur volatilité négligeable. Par ailleurs, ils sont dotés d'une conductivité ionique élevée (10-3 S/cm à 10-2 S/cm à température ambiante) et d'une large fenêtre de stabilité électrochimique (jusqu'à 6 V dans le cas des sels de pipéridinium et de pyrrolidinium). Cependant, la dissolution d'un sel [Li+][X-] dans un liquide ionique [A+][X-] conduit à un électrolyte liquide ionique ayant une viscosité accrue, une conductivité plus faible et, par conséquent, entrave son utilisation en tant qu'électrolyte. Ce manuscrit présente le développement de matériaux hybrides organique–inorganique à partir de liquides ioniques immobilisés sur des nanoparticules d'oxydes métalliques. L'électrolyte solide (sans solvant) obtenu permet de réduire le risque de fuite et d'incendie. Par ailleurs, les conductivités atteintes sont comparables à celles des systèmes polymères rapportés dans la littérature. Nous avons concentré nos recherches autour d'un panel de liquides ioniques dérivés de sels d'imidazolium et de leur greffage sur des nanoparticules de silice et d'oxyde de zirconium(IV). Nous rapportons ici un nouvel électrolyte préparé en deux étapes à partir de la coordination d'un sel d'imidazolium fonctionnalisé par un acide carboxylique. Après optimisation de la teneur en sel de lithium, une conductivité ionique stable entre 80 °C et 25 °C est obtenue (respectivement de 0,6 x 10-4 S/cm à 0,15 x 10-4 S/cm). D'autre part, l'impact de la structure chimique des liquides ioniques sur les propriétés de transport ionique est abordé. Entre autres, l'influence de la longueur des chaînes carbonées, de la fonction d'ancrage, de la nature et de la structure du support a été étudiée. La compréhension de ce transport a mobilisé l'analyse des électrolytes par spectroscopie d'impédance électrochimique et par RMN à l'état solide. Enfin, des tests d'intégration en demi-cellules concluent ce manuscritIonic liquids (ILs) have attractive unique properties for safer batteries, including important thermal stability and negligible volatility. In addition, they have a high ionic conductivity (10-3 to 10-2 S/cm at room temperature) and a wide electrochemical stability window (up to 6 V in the case of piperidinium and pyrrolidinium salts). However, the dissolution of a [Li+][X-] salt in the ionic liquid [A+][X-] leads to an ionic liquid electrolyte (ILE) with increased viscosity, lower conductivity, and as a result, hinders its use as an electrolyte.This manuscript describes the development of hybrid organic–inorganic materials based on ionic liquids immobilized on the surface of metal oxide nanoparticles. A solid electrolyte thus obtained (solvent-free) reduces the risk of batteries ignition as well as electrolyte leakage. In addition, the reached conductivities are comparable to those of the polymer systems reported in the literature. We focused our research on a panel of ionic liquids derived from imidazolium salts and their grafting on silica and zirconium(IV) oxide nanoparticles. We report herein a new electrolyte prepared from the coordination of carboxylic acid functionalized imidazolium salt. After optimization of the lithium salt content, a stable ionic conductivity is obtained between 80 °C and 25 °C (respectively from 0,6 x 10-4 S/cm to 0,15 x 10-4 S/cm). Furthermore, the impact of the chemical structure of the ionic liquid on the lithium ions transport is discussed. Among others, the influence of the carbon chains length, the anchoring function, the nature, and the structure of the support was studied. This research has involved electrolytes analysis by electrochemical impedance spectroscopy and solid-state NMR. Finally, integration tests in half-cell models conclude this manuscrip
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
koamabayili/VECTRON-author-checklist: VECTRON author checklist
No full textWe have done our best to complete the author checklist relating to the use of animals in the hut study. Note that the objective for the hut study was to evaluate the IRS treatment applications for residual efficacy against Anopheles mosquitoes, including the local An. coluzzii mosquito population. Cows were only used to attract mosquitoes into the huts and no tests were carried out directly on the cows. The author checklist is intended for use with studies where experiments are carried out on animals, which is why we have had such difficulty in completing this for the hut study, as many of the questions do not relate to how the cows were used
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