Etudiant : ELOUAZZANI HAJAR

Filière : Master Matériaux Avancés et Applications (M2A)

Encadrant : Pr. NAJI MOHAMED

Annèe : 2026

Résumé : Face aux limites sécuritaires et énergétiques des batteries lithium-ion à électrolyte liquide, les technologies « tout-solide » suscitent un intérêt croissant, et les conducteurs ioniques de structure NASICON figurent parmi les candidats les plus prometteurs pour ces nouveaux électrolytes solides. Ce travail porte sur l'élaboration et la caractérisation structurale et vibrationnelle de quatre compositions de la série Li1.3Al0.3-xGaxTi1.6Zr0.1(PO4)3 pour les taux de substitution (x=0 ; 0.1 ; 0.15et 0.2) obtenues par substitution progressive de l'aluminium par le gallium au sein du site octaédrique. Les échantillons ont été synthétisés par coprécipitation chimique, voie retenue pour son aptitude à assurer une homogénéité moléculaire des précurseurs, à limiter la formation de phases secondaires et à abaisser les températures de traitement thermique. La caractérisation structurale par diffraction des rayons X confirme la cristallisation de l'ensemble des compositions dans le système rhomboédrique de groupe d'espace R3c, propre à la structure NASICON, avec l'apparition progressive de traces de phases secondaires (Li4P2O7 ainsi que de LiTiPO5etTiO2 )pour les taux de substitution élevés, traduisant l'approche d'une limite de solubilité du gallium dans le réseau. L'affinement Rietveld met en évidence une expansion globale du volume de la maille avec l'augmentation du taux de gallium, cohérente avec le rayon ionique plus grand de Ga 3+ par rapport à Al3+, ainsi qu'une redistribution du lithium excédentaire vers le site interstitiel 36f pour compenser le déficit de charge induit par la substitution. Les spectroscopies Raman et infrarouge à transformée de Fourier confirment cette incorporation, révélant un déplacement des bandes vibrationnelles vers les basses fréquences (Redshift) et un élargissement spectral associés à un désordre structural local croissant au sein des tétraèdres PO4. L'ensemble de ces résultats fournit une base structurale et vibrationnelle solide, indispensable pour orienter le choix des compositions les plus prometteuses en vue d'évaluations conductrices ultérieures.