Chercheur junior : effet de composants intelligents sur les performances électrochimiques des batteries Li-ion - H/F

Description du Poste

Les Missions

Les accumulateurs lithium-ion ont permis le développement de l'électronique portable et du véhicule électrique, en raison de la quantité d'énergie qu'ils sont capables de stocker pour un poids et un volume réduits. Le formidable succès de ces systèmes et le développement de nouvelles applications à grande échelle (stockage des énergies renouvelables, objets connectés, etc.) requièrent des améliorations constantes. En particulier, il est nécessaire de réduire l'empreinte carbone et le coût de cette technologie pour un développement à grande échelle dans les années futures. Ces améliorations passent par l'augmentation de la durée de vie et de la fiabilité des batteries Li-ion. Ce postdoc s'inscrit dans le cadre du projet HEAL B&B du PEPR Batteries (Programme France 2030, stratégie nationale d'accélération de la recherche sur les batteries) et fait l'objet d'une étroite collaboration entre plusieurs laboratoires de recherche du Réseau Français sur le Stockage Electrochimique de l'Energie (RS2E https://www.energie-rs2e.com/fr/notre-organisation). Le sujet proposé vise à accroître la durée de vie, la sécurité et la fiabilité des batteries par l’intégration de fonctions et de composants intelligents capables de prévenir ou de limiter les réactions secondaires délétères, voire de réparer sélectivement les éléments dégradés. Des composants intelligents comme de nouveaux liants fonctionnels avec des propriétés élastomères et d'auto-réparation, ou encore des séparateurs contenant des fonctions complexantes pour fixer les métaux dissous sont envisagés. L’utilisation de polymères conducteurs de type p ou n permettront de se passer d’additifs conducteurs carbonés, avec en perspective une augmentation de la capacité massique et volumique des électrodes. Des polymères incluant des groupes radicaux redox assureront un rôle de protection contre la surcharge, basé sur le principe de la navette redox.

L'Activité

Ce projet de recherche fera l'objet d'une étroite collaboration entre l'IPREM (Institut des Sciences Analytiques et de Physicochimie pour l'Environnement et les Matériaux, Université de Pau et des Pays de l'Adour, https://iprem.univ-pau.fr) et le SYMMES (Systèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l'Énergie et la Santé, Université Grenoble-Alpes, https://www.symmes.fr/). Des interactions avec le laboratoire LCMCP (Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris, Sorbonne Université, https://lcmcp.upmc.fr) sont également prévues dans le projet.
La personne recrutée consacrera une grande partie de son activité de recherche à étudier les phénomènes ayant lieu aux interfaces électrode/électrolyte, en relation avec les performances électrochimiques des batteries, dans un souci de compréhension et de description des mécanismes. Les interfaces entre les matériaux d'électrodes et les électrolytes sont en effet le point clé dans le développement de nouvelles technologies de batteries car c'est là que se produisent un grand nombre de phénomènes limitants (réactions parasites, augmentation d'impédance, etc.) qu'il est indispensable de maîtriser.
Tâches associées :
- acquisition de données expérimentales
- traitement et interprétation des données
- discussion des résultats avec les partenaires du projet
- rédaction de rapports et publications
- présentations orales des résultats

Le postdoctorant aura à sa disposition les outils de caractérisation suivants :
- Méthodes de caractérisation électrochimique: cyclage galvanostatique, voltamétrie cyclique (CV), spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS)
- Méthodes de caractérisation des surfaces et interfaces : spectroscopie de photoélectrons (XPS), spectroscopie d’électrons Auger (AES), spectrométrie de masse d'ions secondaires à temps de vol (ToF-SIMS).
Il/elle sera basé(e) principalement à Pau, avec des séjours ponctuels de recherche à Grenoble. En complément des études de chimie de surface et d’interfaces réalisées à Pau, des séjours ponctuels de recherche seront organisés à Grenoble (SYMMES) afin de mener des travaux expérimentaux complémentaires. Ces séjours incluront :
- La formulation et l’optimisation d’électrodes composites intégrant les liants fonctionnels développés dans le cadre du projet HEAL B&B (préparation des encres, enduction, séchage et optimisation du calandrage).
- L’évaluation électrochimique en demi-cellules et en cellules complètes (cyclage galvanostatique sous température contrôlée, tests de capacité en régime variable, protocoles de vieillissement accéléré, suivi par spectroscopie d’impédance).
- Le développement et la validation de protocoles dédiés de transfert et de transport des électrodes, en particulier dans le cadre d’analyses post mortem. Une attention particulière sera portée à la maîtrise de l’exposition à l’air et à la préservation de la chimie interfaciale lors du démontage des cellules, de la récupération des électrodes et de leur transfert entre Grenoble et Pau.
- La mise en place de procédures d’analyse standardisées permettant d’établir des corrélations robustes entre performances électrochimiques et caractérisations de surface et d’interface (XPS, ToF-SIMS, AES).
Ces campagnes expérimentales à Grenoble permettront de valider les composants fonctionnels dans des conditions de fonctionnement représentatives et de renforcer l’interprétation mécanistique menée à l’IPREM.

Votre Profil

Compétences

Le(la) candidat(e) titulaire d'un doctorant en chimie/physicochimie des matériaux devra avoir acquis au cours de sa formation de solides connaissances en chimie et électrochimie des solides, et/ou en physicochimie des surfaces et interfaces.
L'esprit d'initiative et la capacité de synthèse et de rédaction en anglais seront des éléments déterminants.

Votre Environnement de Travail

L’IPREM (Institut des sciences analytiques et de physico-chimie de l'environnement et des matériaux, Université de Pau et des Pays de l'Adour, https://iprem.univ-pau.fr) possède une expertise reconnue internationalement dans le domaine des surfaces des matériaux et des interfaces électrode/électrolyte dans les batteries Li-ion, les microbatteries, et les batteries "post Li-ion": Li-Soufre, Sodium-ion, Potassium-ion, batteries organiques, tout-solide, etc. Le laboratoire possède une plateforme expérimentale de tout premier plan au niveau international dans cette spécialité. Il est membre actif des réseaux de recherche français (RS2E) et européen (Alistore) de recherche sur le stockage électrochimique de l’énergie.

Rémunération et avantages

Rémunération

Entre 3 041€ et 4 216€ bruts mensuels selon expérience

Congés et RTT annuels

44 jours

Pratique et Indemnisation du TT

Pratique et indemnisation du TT

Transport

Prise en charge à 75% du coût et forfait mobilité durable jusqu’à 300€

À propos de l’offre

À propos du CNRS

Le CNRS est un acteur majeur de la recherche fondamentale à une échelle mondiale. Le CNRS est le seul organisme français actif dans tous les domaines scientifiques. Sa position unique de multi-spécialiste lui permet d’associer les différentes disciplines pour affronter les défis les plus importants du monde contemporain, en lien avec les acteurs du changement.

Le CNRS

Les métiers de la recherche