La transition énergétique et l’électrification croissante des transports accroissent la demande en solutions de stockage sûres et performantes. Les batteries Li-ion à électrolyte liquide, dominantes depuis trente ans, ont atteint leurs limites en densité d’énergie et posent encore des problèmes de sécurité. Les batteries tout-solide à électrolyte soufré offrent une alternative prometteuse, en particulier grâce au nouveau concept de cathode dépendante de la diffusion, constituée uniquement de matériau actif permettant ainsi de limiter le nombre d’interfaces tout en augmentant la densité énergétique. Dans ce contexte, le disulfure de titane (TiS2) qui fut le premier matériau de cathode utilisé dans les batteries Li-ion, retrouve un intérêt grâce à sa conductivité électronique, sa compatibilité avec l’électrolyte soufré et sa capacité de diffusion du lithium. Des travaux récents ont montré que le broyage mécanique haute énergie de ce matériau améliore nettement ses performances électrochimiques. Ces travaux de thèse s’attachent dans un premier temps à comprendre les modifications structurales et morphologiques induites par le broyage provoquant ces améliorations. Ensuite, ils explorent trois voies d’optimisation : la substitution partielle du soufre par du sélénium (TiS2-xSex), la synthèse de composés potentiellement amorphes et riches en anions (TiS2+x) et la réalisation de matériaux composites TiS2:FeS2. Ces approches visent à renforcer le potentiel du TiS2 comme matériau actif de cathode dépendante de la diffusion dans les batteries tout-solide à électrolyte soufré.