Description du sujet de thèse

Les batteries Li-ion (LIB), l'une des avancées majeures de l'histoire de la technologie, sont largement utilisées pour diverses applications telles que l'électronique portable, les véhicules électriques ainsi que le stockage d'énergie stationnaire. Cependant, les ressources limitées en lithium dans la croûte terrestre nécessitent la recherche de technologies alternatives de stockage d'énergie pour la sauvegarde avec des batteries Li-ion. Bien que des prototypes de batteries Na-ion soient démontrés par plusieurs entreprises en démarrage, la maturation de la technologie n'est pas encore atteinte en raison du manque de matériaux d'électrode et d'électrolyte optimisés. Afin de répondre à cette problématique, les travaux de thèse en cours se concentreront sur le développement de nouveaux matériaux d'électrodes pour les applications de batteries Na-ion. Les matériaux d'électrode à étudier seront choisis parmi les oxydes, les fluorures, les oxy-fluorures et les sulfures. Le matériau pur en phase sera synthétisé à l'aide de différentes méthodes de synthèse et leurs propriétés chimiques/électrochimiques seront évaluées. Les matériaux d'électrode optimisés seront ensuite évalués pour leurs performances électrochimiques dans les batteries Na-ion en les combinant avec différentes formulations d'électrolyte. L'étude de la réaction interfaciale entre l'électrode développée et l'électrolyte est l'une des principales exigences pour transférer les connaissances à l'échelle du laboratoire vers des applications réelles. Ainsi, une importance égale sera accordée à l'étude des réactions interfaciales et à l'optimisation de l'électrolyte pour les matériaux d'électrode développés. Un profil pluridisciplinaire avec des notions de science des matériaux et d'électrochimie serait le bienvenu ainsi qu'une maîtrise de l'anglais.

Contexte de travail

Des synthèses de matériaux inorganiques utilisant différentes méthodes de synthèse doivent être effectuées. La pureté de phase du matériau synthétisé sera analysée et une évolution structurelle complète sera réalisée en utilisant le raffinement Rietveld des diagrammes de diffraction XRD et neutrons sur poudre si nécessaire. Les analyses électrochimiques seront effectuées dans des demi-cellules Na ainsi que dans des cellules pleines Na-ion. Les expériences seront faites en faisant varier les formulations d'électrolytes. Les éventuelles dissolutions de métaux de transition lors de réactions électrochimiques seront suivies d'analyses ICP. Les matériaux seront également testés pour leur stabilité thermique tout en étant en contact avec l'électrolyte à l'étude. L'étude sera étendue au prototype de cellules 18650 avec les combinaisons électrode-électrolyte optimisées.

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

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