Compréhension des mécanismes conduisant à l’emballement de batterie lithium par analyse spectroscopique in mortem

Les batteries au lithium sont de plus en plus utilisées mais elles peuvent présenter un risque important d’emballement thermique en cas de dommages mécaniques, surchauffe, court-circuit... Les mécanismes d’emballement thermique sont macroscopiquement décrits via l’analyse des gaz et chaleur émis, mais il y a très peu d’information sur la chimie mise en jeu sur la surface/interface/interphase des matériaux présents au cœur de la batterie assemblée. Ces derniers sont généralement analysés avant/après cyclage ou test abusif (avant assemblage/après démontage de la batterie) alors que les informations les plus pertinentes sont à recueillir sur les matériaux lors du fonctionnement / surchauffe de la batterie. L’analyse d’une batterie en cours de cyclage n’est clairement pas simple car elle nécessite des techniques sélectives à la surface/interface/interphase, suffisamment sensibles et compatibles avec une approche in situ (non invasive). Des travaux récents (Energy Storage Materials 21 (2019) 347–353 ; Nature Communications 9 (2018) 661) ont montré qu’il était possible de suivre par spectroscopie infrarouge l’évolution d’électrodes en fonctionnement. Dans le cadre de ce projet de thèse, nous proposons le développement d’une méthodologie operando pour caractériser le cyclage et l’emballement thermique de batteries au lithium représentatives. Les informations recueillies permettront de comprendre les mécanismes chimiques présents à la surface des matériaux lors de l’emballement thermique afin de réduire les risques sur les futures générations de batteries. L'étudiant(e) sera encadré par une équipe multidisciplinaire et aura accès à différents équipements analytiques et expérimentaux permettant l’assemblage et la caractérisation de batterie. L’étudiant(e) devra traiter, interpréter/synthétiser les résultats, et faire un reporting régulier à l’équipe projet.
Mots clefs : Batterie Lithium, emballement thermique, caractérisation operando, spectroscopie IR

• Directeur de thèse    Dr. Loïc SORBIER, IFPEN, ORCID : 0000-0001-5591-9848
• Ecole doctorale    206 - Ecole doctorale Chimie, Procédé, Environnement, U Lyon 1, Claude Bernard
• Encadrant IFPEN    Dr. Mickael RIVALLAN, ORCID : 0000-0003-0556-2443
• Localisation du doctorant    IFPEN, Solaize, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master II et/ou d’un diplôme d’ingénieur en lien avec les domaines suivants : Sciences Chimiques, Génie des Matériaux, Chimie du solide.
• Connaissances linguistiques    Bonne maîtrise du français ou de l’anglais, Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    Capacité de synthèse orale/écrite, appétence pour les travaux expérimentaux et le développement de nouvelles expériences. 

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