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Défis technologiques >> Stockage électrochimique d’énergie dont les batteries pour la transition énergétique
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Electrodes positives à haute densité d'énergie à base de verres pour accumulateurs Li-Ion et Na-Ion

Département de l'Electricité et de l'Hydrogène pour les Transports (LITEN)

Laboratoire Matériaux

Ingenieur/Master Chimie du Solide ou Electrochimie

01-10-2021

SL-DRT-21-0577

sebastien.martinet@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Ce sujet de thèse vise au développement de nouveaux matériaux d'électrodes positives à base de verres pour accumulateurs Li-Ion et Na-Ion à forte densité d'énergie. Ces développements seront menés conjointement entre le laboratoire des matériaux pour batteries du CEA-Grenoble et le LDMC du CEA-Marcoule spécialisé dans la formulation et la caractérisation des verres. Les travaux viseront à optimiser les formulations complexes de ces verres pour lever les verrous en terme de perte irréversible au premier cycle et faible cyclabilité. L'objectif sera d'obtenir une composition sans métaux critiques à plus de 1000Wh/kg de matériau actif contre 700 pour les meilleurs matériaux de l'état de l'art actuel. Ceci sera mené en s'appuyant sur un volet caractérisation avancé couplant différentes techniques telles que la diffraction aux rayons X et les spectroscopies RAMAN et FTIR. Un effort particulier sera apporté au développement de mesures operando ou in-situ afin de comprendre les liens entre performances électrochimiques et caractéristiques des verres, ce qui n'a encore pas été reporté dans la littérature.

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Application de méthodes de synthèse combinatoires par pulvérisation cathodique magnétron pour l'identification de nouveaux conducteurs ioniques pour batteries au lithium

DAQUIT (CTReg)

Ingénieur ou Master 2 recherche / Physico-chimie des Matériaux

01-10-2021

SL-DRT-21-0880

frederic.lecras@cea.fr

Stockage électrochimique d?énergie dont les batteries pour la transition énergétique (.pdf)

Le but de cette étude est d'identifier de nouvelles compositions de conducteurs ioniques Li+ en vue de leur utilisation dans les nouvelles générations de batteries tout-solide au lithium. Pour ce faire, une méthodologie de criblage expérimental 'haut débit' sera développée. Ce criblage fera appel à la synthèse combinatoire de matériaux en couches minces par pulvérisation cathodique magnétron et à des techniques de caractérisations permettant de cartographier les propriétés chimiques, structurales, électrochimiques des matériaux déposés sur un substrat unique. Il devra permettre d'établir des corrélations entre ces différents éléments et d'identifier les domaines d'intérêt pour les applications visées. Les synthèses combinatoires seront réalisées sur un tout nouvel équipement de pulvérisation cathodique multi-cibles intégré en boite à gants qui permet de le 'mélange' d'éléments provenant de trois cibles, et la génération de gradients de composition de film sur un substrat de 100 mm. Cet équipement est installé sur la plateforme 'batterie' de la PRTT Nouvelle Aquitaine à Pessac. Les caractérisations physico-chimiques et structurales (XPS, EDX, WDS, Raman, ICP, TEM) seront menées à l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux et sur la plateforme de nano-caractérisation du centre de Grenoble (PFNC). Les propriétés de conduction des différents composés seront déterminées par spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS). Les matériaux les plus performants (conductivité ionique, stabilité électrochimique) pourront faire l'objet de caractérisations complémentaires notamment par RMN du solide (Li7, B11, Si29, P31,..).

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