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Bourse de thèse (H/F) Bourse de thèse : « Synthèse et caractérisations de micro-systèmes de stockage électrochimique de l'énergie »

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Informations générales

Référence : UMR5085-PATSIM-001
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : lundi 6 mai 2019
Nom du responsable scientifique : Patrice Simon et Pierre-Louis Taberna
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

« Synthèse et caractérisations de micro-systèmes de stockage électrochimique de l'énergie »


Le projet de thèse vise à développer des micro-systèmes de stockage de l'énergie pour deux applications principales. La première concerne le diagnostic en direct des cellules constituant les batteries utilisées pour le stockage électrochimique de l'énergie dans les domaines de la mobilité (véhicule électrique) ou le stationnaire (stockage des énergies renouvelables et en particulier le stockage individuel résidentiel). Les batteries étant au cœur de ces applications, il devient important de connaître leur état de santé pour anticiper les potentielles défaillances et activer par exemple des moyens de réparation (self-healing) ; ceci va au-delà du simple Battery Management System (BMS) réalisé actuellement. La deuxième application vise à développer les sources d'énergie et de puissance pour alimenter des réseaux de capteurs communicants utilisés dans les bâtiments intelligents (smart-buildings). Ces réseaux de capteurs permettent le suivi en temps réel des activités humaines pour gérer l'énergie (désactivation éclairage ou chauffage) ou encore la mesure de la température des pièces (désactivation climatisation, activation vitrage électrochrome…). Cette application rentre dans le cadre plus général du développement de l'Internet de Objets (IOT) qui est une thématique en plein essor.
Nous proposons de développer des travaux sur la réalisation de micro-source de stockage de l'énergie sur substrat flexible (Kapton (C), pour permettre leur intégration directe dans les cellules (application batteries) ou dans les capteurs communicants (application bâtiment intelligent). Les travaux seront basés sur un procédé de gravure laser développé au laboratoire qui a fait l'objet d'une demande de brevet CNRS déposée dans le cadre du RS2E (Mars 2018). Cette technique a montré la possibilité de réaliser des électrodes de micro-batteries ou de micro-supercondensateurs adhérentes sur des substrats souples polymères non conducteurs. Ces résultats ouvrent la porte à la réalisation d'électrodes et de systèmes directement préparés sur substrats souple avec un large éventail de matériaux actifs, qui permettront d'adapter les performances (mWh ou mW) des micro-dispositifs en fonction des applications visées.
Les travaux seront axés sur la synthèse et la caractérisation de matériaux électrochimiquement actifs pour le stockage de l'énergie et également sur la réalisation de micro-dispositifs par gravure laser en utilisant les techniques de la micro-fabrication. Cette dernière partie sera faite en collaboration avec le Prof. M. Respaud à l'AIME (INSA Toulouse). La candidate ou le candidat devra posséder de solides bases en science des matériaux, avec un accent plus particulier sur les caractérisations structurales et texturales. De bonnes connaissances en électrochimie seront également nécessaires pour mener à bien le projet.

Contexte de travail

La thèse sera effectuée au CIRIMAT, qui est un laboratoire qui regroupe environ 110 permanents sur des thématiques variées dans le domaine de la science des matériaux. Le doctorant ou la doctorante sera intégrée dans l'équipe "Revêtement et Traitements de Surfaces" sous la direction de P. Simon et P.L. Taberna. PS et PLT ont 20 ans d'expérience dans le domaine des matériaux pour le stockage électrochimique de l'énergie. Ils travaillent plus particulièrement sur le développement de méthodes électrochimiques avancées pour la caractérisations de ces matériaux.

Contraintes et risques

Pas de risque spécifique identifiés, hormis la manipulation de produits chimiques courants.

Informations complémentaires

La thèse sera faite dans le cadre du Réseau sur le Stockage Electrochimique de l'Energie (LABEX STORE-EX) qui regroupe 17 laboratoires, 3 EPICS et 17 industriels sur la thématique batteries et supercondensateurs (https://www.energie-rs2e.com/fr).

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