Description du sujet de thèse

Les batteries tout-solide au lithium offrent sécurité et densité énergétique accrues. Les électrolytes solides, comme les argyrodites, atteignent de fortes conductivités ioniques grâce à des substitutions chimiques contrôlées. Comprendre leur structure locale désordonnée est essentiel. La RMN du solide, couplée à la DFT, permet de sonder ces désordres et la dynamique du Li⁺. Ce projet vise, dans un premier temps, à attribuer précisément les signaux RMN du 31P et 7Li dans des argyrodites substituées (Li₆₋ₓPS₅₋ₓBrXₓ, X = Cl, I), en combinant spectroscopie expérimentale et calculs ab initio (VASP, CASTEP), appuyés par des potentiels de machine learning pour modéliser efficacement le désordre. Une attention particulière sera portée à l’identification des structures favorables à la conduction ionique. Le second volet du projet concerne la dynamique aux interfaces entre électrolytes et électrodes (argyrodite/LNMO, argyrodite/halogénure, halogénure/LNMO), étudiée par RMN 2D (EXSY) et marquage isotopique. Ces travaux expérimentaux seront complétés par une modélisation avancée du transport ionique aux interfaces, via des calculs de dynamique moléculaire avec potentiels interatomiques issus du machine learning. Cette approche intégrée permettra d’élucider les mécanismes clés gouvernant la performance des batteries tout-solide.

Contexte de travail

Créé en 1995, l'Institut de chimie de la matière condensée de Bordeaux (ICMCB) focalise ses recherches sur la Chimie du Solide, la Science des Matériaux et la Chimie et Procédés: concevoir, préparer, mettre en forme et caractériser les matériaux pour découvrir, maîtriser et optimiser des fonctions spécifiques. L'ICMCB réalise des recherches fondamentales sur des matériaux modèles et/ou susceptibles d'avoir des applications.
L'ICMCB est une UMR composée de 280 agents en moyenne (permanents et non-permanents), avec 3 tutelles, hébergée par le CNRS et en ZRR totale.
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 l’arrivée de l’agent soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.


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

Le CEMHTI et l’ICMCB, membres actifs du réseau RS2E, combinent leurs expertises complémentaires en synthèse, caractérisation et modélisation des matériaux pour batteries tout-solide. Le CEMHTI est un laboratoire de référence en RMN avancée de l’état solide, appliquée notamment aux matériaux pour batteries, avec Elodie Salager, experte en RMN et dynamique des ions, qui anime depuis 2023 le volet caractérisation du projet LIMASSE dédié aux électrolytes solides. L’ICMCB est reconnu internationalement pour ses travaux sur les matériaux d’électrodes et le développement d’approches expérimentales innovantes, comme la spectroscopie RMN couplée aux calculs DFT, portés par Dany Carlier. L’arrivée récente d’Aurélie Champagne, chercheuse CNRS spécialisée en calculs ab initio de systèmes complexes, renforce l’expertise en modélisation du laboratoire. Ses recherches visent à comprendre et modéliser les mécanismes de transport ionique dans le solide et aux interfaces pour guider la découverte et l’optimisation de nouveaux matériaux. Le projet de thèse inclut un temps important d’expérimentations et d’analyses au sein des deux laboratoires, assurant une synergie entre études expérimentales et modélisation théorique.