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Thèse de doctorat : Recyclage des métaux stratégiques de batteries Li-ion par CO2 supercritique assisté par polymères et par mécanochimie (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : jeudi 12 août 2021

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Informations générales

Référence : UMR5253-MICSOU-005
Lieu de travail : MONTPELLIER
Date de publication : jeudi 22 juillet 2021
Nom du responsable scientifique : Laure Monconduit
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 18 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La gestion contrôlée des ressources en métaux stratégiques des batteries Li-ion est devenue une urgence de premier plan à cause de la croissance exponentielle de l'utilisation de celles-ci ces dernières années. Le but de ce projet est de proposer de nouvelles approches innovantes de recyclage, plus propres et moins énergivores. Ce travail est une collaboration avec la société SNAM leader français du recyclage.
Les travaux de cette thèse visent à explorer deux nouvelles approches de recyclage du cobalt contenu dans les LIB. La 1ère approche proposée dans ce projet est basée sur l'utilisation du CO2 supercritique (sc-CO2) assisté par des polymères composés d'unités CO2-philes pour conférer la solubilité des polymères, et d'unités complexantes pour permettre aux polymères d'interagir avec les ions cobalt. Les polymères visés seront synthétisés par polymérisation radicalaire contrôlée. La méthode proposée dans ce travail s'inspire de résultats prometteurs obtenus dans le cas de la décontamination de textile pollué par des nitrates de cobalt [1].
La 2nde approche est basée sur la mécanochimie (MC) comme méthode pour la séparation et/ou la récupération de matériaux d'électrodes et d'autres composants des batteries. La MC a été récemment proposée pour le recyclage de matériaux d'électrode positive à base de phosphates de fer [2-3] ainsi que d'oxydes lamellaires de type LiCoO2 [4] ou NMC.[5]
Enfin, pour les deux approches, les métaux récupérés seront re-utilisés pour la synthèse de nouveaux matériaux de cathode dont les performances seront évaluées éléctrochimiquement dans des batteries Li-ion.

Références :
[1] Chirat, M.et al, Extraction of Cobalt Ion from Textile Using a Complexing Macromolecular Surfactant in Supercritical Carbon Dioxide, Ind. Eng. Chem. Res. 52 538–542. (2013)
[2] E. Fan, L. Li, X. Zhang, Y. Bian, Q. Xue, J. Wu, F. Wu and R. Chen, ACS Sustain. Chem. Eng., 2018, 6, 11029–11035.
[3] L. Li, Y. Bian, X. Zhang, Y. Yao, Q. Xue, E. Fan, F. Wu and R. Chen, Waste Manag., 2019, 85, 437–444.
[4] J. Guan, H. Xiao, X. Lou, Y. Guo, X. Luo, Y. Li, C. Yan, X. Yan, G. Gao, H. Yuan, J. Dai, R. Su, W. Gu and Z. Guo, ES Energy Environ., 2018, 1, 80–88
[5] X. Zhang, Y. Xie, H. Cao, F. Nawaz and Y. Zhang, Waste Manag., 2014, 34, 1715–1724

Contexte de travail

La thèse se déroulera principalement à l'institut Charles Gerhardt (Université de Montpellier) et plus précisément au sein des départements D2 (Chimie et Matériaux Macromoléculaires) et D4 (Chimie des Matériaux, Nanostructures, Matériaux pour l'Energie). Le ou la doctorant(e) sera également amené(e) à réaliser une partie du projet chez SNAM (Viviez).
L'encadrement pédagogique sera assuré par des chercheur et enseignants-chercheurs de l'ICGM en lien avec le responsable R&D de la SNAM.

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