Missions

La prise de conscience croissante de la nécessité d'adopter des systèmes de stockage d'énergie plus propres et les ressources limitées pour l'utilisation des batteries Li-ion (LIB) dans plusieurs secteurs du stockage d'énergie ont accéléré le développement de la technologie des batteries Na-ion (NIB), qui a fait son entrée sur le marché et est présente dans les outils électriques, avec quelques avancées dans le domaine des transports. Cependant, des améliorations drastiques en termes d'autonomie sont nécessaires pour que cette technologie puisse concurrencer pleinement les batteries Li-ion LFP. Différentes stratégies, consistant soit à utiliser des alliages de sodium comme électrode négative, soit à assembler une cellule sodium-ion sans anode, sont actuellement à l'étude. Nous proposons ici d'abandonner les électrolytes liquides et d'explorer les batteries solides à base de sodium afin de minimiser d'abord les problèmes liés aux dendrites de sodium, puis de développer des batteries au sodium sans anode. Deux approches seront envisagées. Le premier volet consistera à identifier des électrodes et électrolytes positifs à base de sodium adaptés en termes de stabilité chimique, en s'inspirant de la chimie des batteries NaCrO2/halogénures-hydrures à base de sodium/Halo/NaxSn déjà décrite. Il s'agira de s'écarter de l'électrolyte liquide et d'explorer les batteries solides à base de sodium afin de minimiser d'abord les problèmes de dendrites de sodium, puis de réaliser des batteries à base de sodium sans anode. Deux stratégies de croissance seront utilisées. La première consistera à identifier des électrodes et électrolytes positifs à base de sodium adaptés en termes de stabilité chimique, en s'inspirant de la chimie des batteries NaCrO2/halogénures-hydrures à base de sodium/Halo/NaxSn déjà décrite. La seconde ciblera le développement de batteries quasi-solides par polymérisation in situ. Les candidats doivent posséder des connaissances approfondies dans les domaines de l'électrochimie, de la science des matériaux et de la chimie des polymères, ainsi qu'une parfaite maîtrise de l'anglais.

Activités

L'étude portera sur la synthèse d'électrodes et d'électrolytes pour batteries sodium tout solide. La chimie de l'interface et sa stabilité seront étudiées par des techniques électrochimiques et spectroscopiques, telles que la voltamétrie cyclique (oxydation et réduction), le cyclage galvanostatique, l'évolution de la résistance lors du cyclage, XPS, XAS, etc. Les variations de pression et l'évolution des produits gazeux lors de la formation de l'interface et lors du cyclage seront suivies par des analyses de pression et la spectrométrie de masse. Un profil pluridisciplinaire avec des notions de science des matériaux et d'électrochimie serait apprécié.

Compétences

Un chercheur possédant 3 ans ou plus d’expérience en recherche dans le domaine des batteries Li/Na-ion est requis. Les candidats titulaires d'un doctorat seront privilégiés. Un profil pluridisciplinaire comprenant des notions en science des matériaux et en électrochimie serait souhaitable, de même qu'une maîtrise de l'anglais.

Contexte de travail

La majorité des travaux seront réalisés en Chimie du solide et énergie au Collège de France, Paris. Peu de déplacements vers d'autres laboratoires du réseau RS2E sont à prévoir en fonction des besoins.

Contraintes et risques

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