Matériaux et Energie – 26 Juin 2026 | 13h

Katia Araujo da Silva, Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF), Aubière

Emmanuel Guilmeau,  Laboratoire de Cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Caen

Modérateurs : Sylvie Lartigue, Daniel Neuville, Jean-Paul Itié,  FFM, AFAS

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Katia Araujo da Silva, Institut de Chimie de Clermont-Ferrand (ICCF), Aubière

Katia Guérin Araujo da Silva est professeure de chimie inorganique à l’Université Clermont Auvergne, au sein de l’Institut de Chimie de Clermont-Ferrand. Ses recherches portent sur les matériaux fluorés nanostructurés pour l’énergie et la tribologie, avec des applications notamment dans les batteries au lithium et les supercondensateurs. Spécialiste de la fluoration solide-gaz, elle travaille également sur les nanocarbones fluorés, les fluorures métalliques et la spectroscopie vibrationnelle appliquée à l’étude des mécanismes électrochimiques. Son parcours scientifique s’appuie sur une activité de recherche reconnue, avec plus de 130 publications, 10 brevets et de nombreuses conférences invitées.

La chimie du fluor au service du stockage électrochimique des batteries au lithium et sodium

La chimie du fluor constitue aujourd’hui un levier transversal de conception des batteries lithium-ion et sodium-ion, bien au-delà du seul électrolyte. Dans les deux technologies, elle intervient dans les liants fluorés tels que le PVDF , encore très utilisés pour leur stabilité chimique et leur aptitude à former des électrodes robustes, même si leurs limites d’adhésion, de conduction ionique ou de réactivité interfaciale font désormais l’objet d’une réévaluation. Elle joue également un rôle majeur dans les cathodes fluorées et fluorophosphatées, où la liaison M–F accroît le caractère ionique et élève le potentiel redox par effet inductif, ce qui explique l’intérêt durable pour des composés comme LiVPO₄F côté lithium-ion et NaVPO₄F ou Na₃V₂(PO₄)₂F₃ côté sodium-ion. Enfin, le fluor est devenu un outil d’ingénierie interfaciale, notamment via la fluoration surfacique, qui permet de former des couches minces riches en LiF ou en fluorures alcalins, de réduire les réactions parasites et d’améliorer la tenue au cyclage sans modifier profondément le matériau massif. Les convergences entre les deux filières sont donc claires : dans les deux cas, le fluor sert à stabiliser les interfaces, à soutenir les architectures haute tension et à outiller le réglage fin des électrodes. Les divergences résident surtout dans la fonction dominante qu’il remplit. En lithium-ion, la chimie du fluor s’inscrit dans une filière déjà mature, où elle renforce des systèmes largement établis. En sodium-ion, elle reste plus structurante, car elle participe encore au choix même des matériaux pertinents : l’anode de référence n’est plus le graphite mais le hard carbon, et la fluoration ou le dopage au fluor y modifient directement l’espacement interfeuillets, les défauts et les mécanismes de stockage du sodium, tandis que les fluorophosphates occupent une place particulièrement stratégique pour compenser la tension intrinsèquement plus faible de la chimie sodium. Dans cette perspective, le sodium-ion apparaît non comme une simple transposition du lithium-ion, mais comme un champ où la chimie du fluor peut encore redéfinir à la fois les matériaux, les interfaces et, de façon prospective, les architectures polymères ou tout-solide à base de matrices fluorées.

Emmanuel Guilmeau, Laboratoire de Cristallographie et sciences des matériaux (CRISMAT), Caen

Emmanuel Guilmeau est directeur de recherche CNRS au Laboratoire CRISMAT à Caen. Après avoir obtenu son doctorat en Sciences des Matériaux en 2003 à l’Université de Caen, il initie ses premiers travaux de recherche sur les matériaux thermoélectriques lors de ses postdoctorats au Japon (AIST, Osaka) et en Belgique (LCIS, Liège). En 2005, il est nommé chargé de recherche CNRS. Ses recherches actuelles portent sur la synthèse et l’élaboration de matériaux polycristallins. Il s’intéresse particulièrement à la cristallochimie de matériaux chalcogénures, halogénures et à anions-mixtes pour mieux comprendre l’impact de la structure cristalline sur les propriétés électriques, thermiques et vibrationnelles, en lien avec des calculs théoriques de phonons et de structure de bandes. Il a publié plus de 210 articles, 4 brevets, 4 chapitres d’ouvrage, et donné 70 conférences invitées.

Cristallochimie et propriétés de transport dans les matériaux thermoélectriques : focus sur les sulfures et les matériaux à anions mixtes.

Ce webinaire propose une introduction aux matériaux thermoélectriques en mettant l’accent sur le rôle central de la cristallochimie sur les propriétés de transport. Nous examinerons comment la structure cristalline (dimensionnalité, liaisons chimiques) et les défauts structuraux (ordre/désordre) influencent la conduction électrique et thermique de matériaux sulfures et à anions mixtes.