Compatibilité des électrolytes solides polymères et des cathodes haut potentiel, caractérisation et génie des interfaces

Dans un contexte toujours croissant d’électrification du secteur des transports, la batterie lithium-ions est aujourd’hui la technologie dominante du marché. Néanmoins la densité d’énergie de 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.
Aujourd’hui IFPEN mène des recherches dans le domaine des électrolytes solides polymères pour batteries lithium-ions afin d’augmenter leur densité d’énergie et améliorer leur sécurité. Actuellement IFPEN a développé une famille d’électrolytes à base de réseaux polymères réticulés qui ont montré des propriétés intéressantes dans des systèmes complets. Néanmoins, ces matériaux ne sont pas compatibles avec les matériaux de cathodes à base d’oxydes de nickel, manganèse et cobalt (NMC), la cause de cette incompatibilité est la formation d’une couche de passivation à la cathode lors de la première charge de la batterie.
Le premier objectif du sujet sera d’étudier la formation de cette couche de passivation et de déterminer sa structure et ses mécanismes de formation. Cette étude se fera en combinant des techniques électrochimiques pour la mise en condition des électrodes ainsi que des techniques de caractérisation à l’échelle microscopique (MET, XPS…). Dans un second temps des solutions technologiques seront proposées en fonction de la nature de la phase formée et des mécanismes liés à son apparition (revêtements innovants, additifs, …). L’objectif final étant la réalisation de batteries complètes avec cette famille d’électrolytes polymères et un matériau de cathode NMC à l’échelle de cellules au format « pouch » monocouches.

Mots clefs: Batteries lithium-ions, électrolytes polymères, microscopie électronique, caractérisation physico-chimique, électrochimie

Directeur de thèse    Dr Virgile ROUCHON, IFPEN, ORCID : 0000-0001-8520-1378
Ecole doctorale    ED206, école doctorale de chimie de l’université de Lyon  
Encadrant IFPEN     Dr Niki HALTTUNEN, ORCID : 0000-0002-1625-3753
Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France
Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2024 (4 novembre)
Employeur    IFPEN
Qualifications    Master en Chimie et physique des matériaux organiques et inorganiques, Sciences analytiques, Electrochimie  
Connaissances linguistique    Anglais niveau B2 (CECR)     

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