Description du sujet de thèse

Un défi commun, essentiellement dans toutes les batteries existantes et nouvellement développées, est la compréhension, la prédiction et le contrôle des interfaces de la batterie. L'adaptation de la structure de l'interface via une interaction sel-solvant appropriée est la clé pour obtenir les meilleures performances énergétiques dans les batteries métal-ion (Li-ion, Na-ion...). Ce projet vise à décrire cette interface complexe par diverses techniques de caractérisation in-situ et ex-situ couplées à des études électrochimiques détaillées. Le projet bénéficiera particulièrement de la stratégie de détection piézoélectrique operando, communément appelée Microbalance à quartz électrochimique (EQCM). Cette méthodologie, bénéficiant des nouveaux designs de cellules adaptés à la caractérisation des batteries, sera utilisée pour étudier la formation de l'interface électrode (anode/cathode)/électrolyte, la stabilité des électrodes, la (dé)solvatation des ions et le processus d'intercalation. Les connaissances fondamentales acquises seront mises en œuvre pour concevoir de meilleures interfaces et obtenir une stabilité, une durée de vie et une puissance accrues dans les alternatives aux technologies Li-ion.

Contexte de travail

Au sein du Collège de France (Paris, France), le laboratoire "Chimie du solide - Energie (CSE)" est un laboratoire de renommée internationale qui se concentre sur la science fondamentale des matériaux pour le stockage de l'énergie et les dispositifs de conversion. Les principales activités du CSE incluent la conception structurelle de nouveaux matériaux d'insertion, de nouveaux mécanismes de réactivité du Li, la maîtrise des interfaces, et l'exploration d'autres chimies au-delà du Li-ion (comme le Na-ion, les batteries à l'état solide...), ainsi que le suivi des métriques de la batterie avec des capteurs in situ.

Contraintes et risques

non

Informations complémentaires

ce sujet de thèse fait partie du projet ANR DEEP-SENS "Démystifier les interfaces électrodes/électrolytes par la détection piézoélectrique operando"