Batteries Li-ion « tout solide » : caractérisation avancée pour la compréhension des interfaces électrolyte solide/cathode

Dans un contexte toujours croissant d’électrification du secteur des transports, la batterie lithium-ion est aujourd’hui la technologie dominante du marché. Néanmoins, la densité d’énergie des batteries actuelles et donc l’autonomie des véhicules électriques reste faible par rapport à celle des véhicules thermiques. Les risques liés à l’emballement thermique des batteries sont également un frein à leur utilisation dans des véhicules électriques.
IFPEN mène des recherches dans le domaine des électrolytes solides, notamment à base de polymères, pour augmenter la densité d’énergie des batteries Li-ion et leur sécurité. Cependant, les électrolytes solides développés aujourd’hui, qu’ils soient à base organique, inorganique ou composite, sont incompatibles avec les matériaux de cathode « haut potentiel ». Cette incompatibilité serait liée, entre autres, à des phénomènes de dégradation ayant lieu à l’interface entre les deux matériaux. Malgré de nombreux travaux sur le sujet, ces phénomènes, responsables d’une dégradation des performances, sont encore mal compris.
Le premier objectif de la thèse sera de déterminer les méthodes de caractérisation pertinentes pour obtenir les informations aux interfaces (microscopies électroniques ; spectroscopie infrarouge, de photoémission X, d’absorption des rayons X…). Il sera également nécessaire de développer les méthodes de préparation d’échantillons adaptées pour accéder aux interfaces tout en garantissant leur intégrité. Dans un second temps, des cellules fabriquées avec différentes natures d’électrolytes solides seront synthétisées puis subiront des cyclages et tests électrochimiques permettant de mettre en évidence la dégradation des performances. Enfin, les interfaces créées dans chacune des configurations seront caractérisées grâce aux protocoles développés. L’objectif de cette thèse multidisciplinaire est d’obtenir une description complète des mécanismes de dégradation aux interfaces et de proposer des solutions de remédiation.

Mots clefs : batteries Li-ion, électrochimie, caractérisation des matériaux, microscopies électroniques

• Directeur de thèse    Dr Virgile ROUCHON, IFPEN, ORCID : https://orcid.org/0000-0001-8520-1378
• Ecole doctorale    ED034 EDML, Université Lyon 1, Claude Bernard
• Encadrant IFPEN    Dr Julie POULIZAC, ORCID : https://orcid.org/0000-0003-4229-2841
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2026 (2 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en Chimie, Chimie Analytique, Sciences des Matériaux, Electrochimie
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR), Français niveau A2 (CECR)    
• Autres qualifications    Electrochimie, chimie des matériaux, notion de caractérisation des matériaux 

Pour postuler, merci d’envoyer votre lettre de motivation et votre CV à l’encadrant IFPEN indiqué ci-dessous.