Missions

Le laboratoire GPM a mis au point un procédé polyol par voie solvothermale d’extraction et de séparation des éléments critiques (Co, Ni, Mn et Li) efficace sur la majorité des matériaux de cathodes utilisés actuellement hormis le LFP. Ce procédé, à faible empreinte environnementale du fait des réactifs et de la basse température utilisés, permet de séparer en un seul traitement, et sans aucune attaque acide l’ensemble, des éléments de cathodes valorisables en différentes fractions aisément séparables du fait de leurs différences de propriétés physiques et chimiques.
L’objectif de cette mission (projet Carnot ACTION) est de démontrer que ce procédé d’extraction est efficace et adaptable à des produits complexes générés par des acteurs industriels des batteries Li-ion (fabricants de batteries et recycleurs). Pour ce faire, le/la chercheur(se) recruté(e) travaillera sur des déchets (black mass) et rebuts de production de cathode d’ores et déjà fournis par des industriels français.
Une première phase consistera à caractériser les déchets industriels avant traitement en utilisant diverses techniques de caractérisation de la plateforme instrumentale du laboratoire (DRX, Raman, IRTF, MEB-EDS…).
La seconde phase consistera à quantifier l’efficacité du traitement, en déterminant notamment sa capacité à séparer le manganèse, du cobalt-nickel et du lithium, ainsi que les rendements et les puretés des différentes fractions extraites. Des analyses ICP de ces différentes fractions seront réalisées à l’extérieur du laboratoire pour compléter les caractérisations.
À l’issue de ces deux phases, le/la chercheur(se) cherchera à optimiser les paramètres de traitement afin d’améliorer, si nécessaire, l’efficacité du traitement et d’optimiser les proportions de réactifs pour minimiser l’empreinte environnementale.
La faisabilité et l’efficacité du traitement à pression atmosphérique seront également explorées car cette voie rendrait plus aisé le transfert de ce procédé vers l’industrie.
Enfin, il sera demandé au (à la) chercheur(se) de mener en parallèle des expériences permettant d’approfondir la compréhension du mécanisme réactionnel mis en jeu lors du traitement.

Activités

Tâches principales :
- Caractérisation des déchets industriels à traiter (black mass et rebuts de production de cathode)
- Réalisation des traitements sur les déchets industriels en utilisant le procédé breveté par le laboratoire
- Caractérisation fine des fractions extraites à l’issue du traitement (DRX, MEB-EDS, IRTF, Raman, ICP, fluorescence X)
- Détermination de données quantitatives sur le pouvoir de séparation, rendements et puretés obtenus avec ce procédé sur les déchets industriels.
- Optimisation du procédé en termes d’efficacité et d’empreinte environnementale
- Rédaction de publications scientifiques, présentation des résultats dans des conférences.

Tâches secondaires :
- Étude de la faisabilité d’un traitement à pression atmosphérique
- Approfondissement des connaissances sur le mécanisme réactionnel

Compétences

Le/la candidat(e) doit être titulaire d'un doctorat en chimie des matériaux ou en chimie et doit :

- Posséder de solides bases de chimie.
- Avoir une affinité particulière pour le travail expérimental.
- Avoir de l’expérience dans la caractérisation des matériaux et dans l’analyse chimique.
- Être autonome pour les manipulations de chimie, l’exploitation et la synthèse des résultats.
- Posséder des aptitudes pour communiquer et travailler dans un environnement collaboratif.

De plus, une expérience dans le domaine des batteries Li-ion (synthèse de matériaux actifs, recyclage…) serait fortement appréciée mais n’est pas nécessaire pour mener à bien ce projet.

Contexte de travail

Le GPM (Groupe de Physique des Matériaux, UMR CNRS 6634) est structuré en cinq départements regroupant 15 équipes thématiques : Instrumentation Scientifique, Métallurgie-Microstructure-Mécanique, Matériaux Fonctionnels et nanostructurés, Systèmes Désordonnés et Polymères et Ouvertures Thématiques et Innovations. Il rassemble environ 140 personnels dont 60 Enseignants-Chercheurs/Chercheurs, 30 ITA et 50 Doctorants/PostDoct. Le laboratoire est situé sur le Campus Sciences et Ingénierie Rouen Normandie (à Saint Etienne du Rouvray), au sein de l’Université de Rouen Normandie et de l’INSA Rouen Normandie (7000m2).
Le/la chercheur(se) recruté(e) sera rattaché(e) au département Ouvertures Thématiques et Innovations au sein de l’équipe batteries et recyclage, composée de 2 enseignants-chercheurs, un doctorant et une ITA.


Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Travail en laboratoire de chimie. Une formation en hygiène et sécurité sera dispensée en début de contrat.