PhD position – Utilisation de sulfures complexes comme matériaux d’électrode positive de grande capacité pour les batteries au lithium à l’état solide

SL-DRT-20-1065

DOMAINE DE RECHERCHE

Stockage d’énergie électrochimique incl. batteries pour la transition énergétique

ABSTRAIT

Dans le cadre du développement d’une nouvelle génération de batteries au lithium avec une densité d’énergie plus élevée et une sécurité améliorée, ce doctorat visera l’étude approfondie d’une nouvelle famille de matériaux d’intercalation en couches «riches en Li» Li [LixTi1-x] S2 ( LTS) et l’évaluation de leurs performances dans les batteries au lithium à l’état solide à base d’électrolytes en vitrocéramique Li2S-P2S5 (LPS). Les résultats préliminaires mettent en évidence la similitude du comportement électrochimique de ces composés avec celui du Li2MnO3-LiMO2 (M = Ni, Co, …): un processus redox à base d’anions et de cations, accompagné d’une activation plus ou moins progressive, et résultant en une capacité réversible élevée (300 mAh.g-1). Les principaux objectifs seront (i) de parvenir à une compréhension claire des phénomènes en jeu dans ces matériaux et de leurs paramètres d’influence, (ii) d’optimiser les matériaux (composition, granulométrie,…) afin d’atteindre des performances pratiques proches de celles théoriques et (iii) d’évaluer le comportement électrochimique lorsqu’ils sont embarqués dans un dispositif tout solide (évolution structurelle du LTS , Interfaces LTS / LPS, cohésion du système). Concernant ce dernier point, notons qu’une meilleure compréhension et un meilleur contrôle de la stabilité des interfaces pourraient être considérés comme deux clés principales. Pour étudier ces interfaces enfouies d’un point de vue expérimental, ce projet s’appuiera sur une plateforme analytique unique de classe mondiale dédiée au domaine du stockage d’énergie. En effet, cette plateforme combine les derniers équipements technologiques en techniques de spectrométrie électronique et ionique (XPS, Auger, ToF-SIMS). Nous effectuerons une analyse multi-échelle des propriétés / morphologie interfaciales de tous les composants critiques des batteries à semi-conducteurs et de leur évolution. Les recherches seront menées à l’IPREM (Pau) et à l’ICMCB (équipe CNRS / CEA, Pessac).

EMPLACEMENT

Département de l’électricité et de l’hydrogène pour les transports (LITEN)

Laboratoire Matériaux

Grenoble

CONTACT

LE CRAS Frédéric

CEA

DRT / DEHT // LM

CEA – LITEN 17 rue des Martyrs F-38054 Grenoble cedexActuellement en poste à l’Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB) – 87 avenue du Docteur Schweitzer – 33608 PESSAC cedex

Numéro de téléphone: 05.40.00.66.38

Courriel: frederic.lecras@cea.fr

UNIVERSITY / GRADUATE SCHOOL

Pau et Pays de l’Adour

Sciences Exactes et leurs Applications – Pau –

DATE DE DÉBUT

Date de début le 01-10-2020

SUPERVISEUR DE THÈSE

MARTINEZ Hervé

CNRS

Institut pluridisciplinaire de recherche sur l’environnement et les matériaux (UMR 5254)

Equipe ECPTechnopôle Hélioparc2 av. Pierre Angot4053 Pau cedex 09

Numéro de téléphone: 05 59 40 75 99

Courriel: herve.martinez@univ-pau.fr