Modélisation moléculaire des interfaces électrolytes polymères dans les applications de batteries hybrides-solides

Les batteries lithium-ion constituent aujourd’hui la solution la plus intéressante pour répondre à la demande toujours croissante de dispositifs de stockage électrochimique d’énergie. Pour y arriver, les électrolytes solides dits hybrides sont les plus prometteurs, car ils combinent la conductivité ionique élevée des électrolytes inorganiques avec les propriétés mécaniques améliorées des polymères organiques. Cependant, dans certains cas, à l’interface organique/inorganique la conductivité ionique peut diminuer considérablement et nuire aux performances de la batterie. Une meilleure compréhension des propriétés chimiques, physiques et électrochimiques est alors cruciale pour maîtriser la conception d'électrolytes hybrides performants. Cette thèse se focalise sur la compréhension des mécanismes de cohésion, de stabilité et de transfert d'ions à l'interface polymère-électrolyte inorganique à l’échelle atomique en utilisant des méthodes issues de la simulation moléculaire. Dans un premier temps, on travaillera sur une description représentative des interfaces à l'échelle atomistique utilisant des résultats des simulations DFT préexistants. Ces résultats seront utilisés pour le développement de potentiels intermoléculaires précis tenant compte des effets de polarisation. Ensuite, des simulations des interfaces électrolyte inorganique solide-polymère seront réalisées sur des modèles simplifiés pour rationaliser l'effet de la structure de l'interface sur des propriétés importantes des systèmes (forces d'adhésion, transport d'ions, etc.). L'objectif sera de modéliser l'interface polymère-électrolyte et de développer des techniques de caractérisation pouvant être appliquées à différentes familles d'électrolytes hybrides, dont leurs phases sont connues, voire être capables de détecter d’autres inconnues. 

Mots clefs: Conversion de l’énergie, matériaux hybrides, électrolytes solides inorganiques, polymères solides, transport ionique, interfaces, simulation moléculaire, batteries lithium-ion.

• Directeur de thèse et encadrant IFPEN    Dr Carlos NIETO-DRAGHI, IFPEN, ORCID : 0000-0001-5956-9259
• Ecole doctorale    ED388 Chimie Physique et Analytique de Paris Centre, Sorbonne Université 
• Localisation du doctorant    IFPEN, Rueil-Malmaison, France  
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2024
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en recherche, magistère, grandes écoles.
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR)
• Autres qualifications    Connaissances en (électro)chimie avec des notions en modélisation moléculaire, chimie-physique, programmation (Python). Des compétences en chimie des matériaux composites seraient un plus.

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