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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0561

DOMAINE DE RECHERCHE
Chimie physique et électrochimie / Physique de l’état condensé, chimie et nanosciences
INTITULÉ DU SUJET Français English

Approche expérimentale de la diffusion multi-échelle du Li dans les électrolytes composites de matériaux céramique type Grenat LLZO et polymères destinés aux batteries tout solide

RÉSUMÉ DU SUJET

Depuis 1991, date du début de leur première commercialisation, les batteries lithium-ion, largement présentes dans notre vie quotidienne, ont connu des progrès mais aucune rupture technologique majeure n’a cependant été enregistrée depuis lors. Les usages envisagés pour le futur, tels les véhicules électriques nécessiteront pourtant l’emploi d'une batterie différente, disposant d’une plus grande densité d'énergie, d’un faible coût de fabrication et dépourvue de risque environnemental comme l’auto-inflammation ou la fuite d’électrolytes. Face à ces exigences, les batteries nouvelles génération « tout solide » utilisant un électrolyte solide composite céramique/polymère combiné à l’anode Li peuvent apporter des solutions et répondre aux besoins accrus en sources d’énergie. Les verrous à lever pour permettre le développement de la technologie batteries "tout solide" résident essentiellement dans la recherche de nouveaux électrolytes solides composites chimiquement stables et ayant de bonnes performances électrochimiques (conduction cationique proche du 1mS.cm-1 à température ambiante et large fenêtre de stabilité électrochimique). Une large part de cette thèse sera consacrée à l’élaboration des matériaux d’électrolytes solides composites et à l'optimisation des interfaces céramique/polymère et électrolyte composite/électrode. La combinaison de techniques de caractérisation multi-échelle électrochimique, structurale, spectroscopique et de microanalyse nucléaire permettra d’approfondir la compréhension de la dynamique du Li+ à travers les réseaux structurés des matériaux de la batterie.

Mots clés : électrolyte solide, garnet LLZO, polymère, composite LLZO/polymère, batterie tout solide, interfaces, caractérisation multi-échelle de la dynamique de Li+, lithium métal et dendrite, performance électrochimique, RMN du solide, diffraction RX/neutrons, analyse par faisceaux d’ions.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

master (ou équivalent) en science des matériaux

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie
Laboratoire d’étude des éléments légers
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

Saïd Yagoubi  

CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LEEL
CEA Saclay
DSM/IRAMIS/NIMBE/LEEL
UMR 3299 CEA/CNRS
Bât.637

Téléphone : +33 1 69 08 42 24

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
DIRECTEUR DE THÈSE

Thibault CHARPENTIER

CEA
DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM
Laboratoire de Structure et dynamique par Résonance Magnétique
DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM
CEA Saclay - Bât.125
F-91191 Gif-sur-Yvette Cedex France