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Sujets de thèse
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DRF : Sujet de thèse SL-DRF-20-0560

DOMAINE DE RECHERCHE
Stockage électrochimique d’énergie dont les batteries pour la transition énergétique / Défis technologiques
INTITULÉ DU SUJET Français English

Modélisation multiéchelle de la diffusion du lithium dans les électrolytes solides

RÉSUMÉ DU SUJET

Les batteries Li-ion sont aujourd'hui très largement utilisées dans notre vie courante. Toutefois l'utilisation d'électrolytes liquides pose de nombreux problèmes en terme de performances et de sécurité. L'approche de batteries "tout solide" est une voie prometteuse pour répondre à ces enjeux. Dans ce contexte, de nombreux matériaux sont actuellement étudiés comme électrolytes solides performants. Parmi ceux-ci, les céramiques de type grenat Li7La3Zr2O12 (LLZO) dopées (Al3+, Ga3+, Nb5+, Ta5+, ...) figurent parmi les meilleurs candidats.

Cette thèse a pour objectif de développer des outils et méthodologies de simulation numériques afin d'étudier la mobilité et la diffusion du lithium dans les céramiques de type LLZO à différentes échelles temporelles en combinant, pour les temps

courts, des simulations par dynamique moléculaire et calculs ab-initio de type DFT combinées ensuite à des modèles cinétiques de type Monte-Carlo ou de champs pour accéder aux échelles de temps long.

Ces simulations seront confrontées à des expériences de résonance magnétique nucléaire (RMN, relaxation nucléaire du lithium-7) et de spectroscopie d'impédance électrochimique (SIE). Ces expériences permettent de caractériser finement les mouvements du lithium à échelle microscopique (mobilité, RMN) et macroscopique (diffusion, SIE). La finalité est de comprendre les phénomènes d'évolution nano-structurale et de diffusion lents qui impactent potentiellement le fonctionnement et le vieillissement de l'électrolyte.

FORMATION NIVEAU MASTER RECOMMANDÉ

Physique de la Matière Condensé, Modélisation Numérique, Physique Théorique

INFORMATIONS PRATIQUES
Institut rayonnement et matière de Saclay
Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie
Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF)
Centre : Saclay
Date souhaitée pour le début de la thèse : 01/10/2020
PERSONNE À CONTACTER PAR LE CANDIDAT

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

Téléphone : 33169082356

UNIVERSITÉ / ÉCOLE DOCTORALE
Paris-Saclay
Interfaces: Approches interdisciplinaires / fondements; applications et innovation
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