Cette thèse porte sur l'optimisation d’électrodes à oxygène formées de films minces (≤ 1000 nm) déposés par injection pulsée de dépôt chimique en phase vapeur assisté par organométallique (PI-MOCVD) et sur leur caractérisation électrochimique. L'étude se concentre sur des films minces nano-colonnaires La₂NiO_4+δ (L2NO4), un matériau conducteur mixte ionique-électronique (MIEC), prometteur pour l’électrode à oxygène des cellules à oxyde solide (SOC) à température intermédiaire ou basse. Une modélisation électrochimique par la méthode des éléments finis a été réalisée en 3D à l’échelle de la morphologie nano-colonnaire pour prédire l'épaisseur et la microstructure optimales du film. Ces résultats numériques ont guidé l'optimisation du dépôt des films minces de L2NO4.

Pour améliorer davantage les performances de l'électrode, la substitution du La par le Pr a été explorée afin d'augmenter l'activité intrinsèque du matériau. Pour la première fois, des films minces de Nickelate de Lanthane-Praséodyme (LaPrNiO_4+δ) ont été déposés avec succès par PI-MOCVD. Des études cinétiques, incluant la relaxation de la conductivité électrique (ECR) et la spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS), ont été réalisées, ainsi que des tests de stabilité à court terme. De plus, un nouveau dispositif a été développé pour effectuer des mesures EIS in situ pendant le dépôt par PI-MOCVD, fournissant des informations précieuses sur l’épaisseur optimal (nombre de pulsations) et la relation entre la réponse électrochimique et la morphologie.

Enfin, nous avons exploré le potentiel du L2NO4 en tant que matériau cathodique pour les batteries à ions oxygène (OIB), une nouvelle classe de batteries à l'état solide. Des configurations demi-pile et pile complète ont été fabriquées et testées avec succès, démontrant la faisabilité de combiner des matériaux MIEC sous- et sur-stœchiométriques en tant qu'électrodes pour les OIB.