Etude des mécanismes de transport aux interfaces du lithium dans les électrolytes hybrides organiques/inorganiques

Pour répondre aux besoins croissants en matière de stockage électrochimique de l’énergie, les batteries Li-ion sont considérées comme une des principales solutions à court et moyen terme. Cependant, il est nécessaire d’augmenter la densité d’énergie et la sureté des batteries, notamment en remplaçant les électrolytes liquides actuels par un électrolyte tout solide. Il existe actuellement trois principales familles d’électrolytes solides : les polymères, les matériaux inorganiques et les matériaux hybrides. Les électrolytes hybrides (polymère + phase inorganique) sont particulièrement prometteurs, car ils peuvent combiner la conductivité ionique élevée des inorganiques avec les propriétés mécaniques et la simplicité de mise en forme des polymères.
Leur préparation met en évidence une problématique importante : celle de l’interface entre les phases organique et inorganique. Ces interfaces peuvent dans certains cas fortement nuire aux performances de l’électrolyte et donc à sa viabilité dans les batteries Li-ion. Aujourd’hui, cette interface organique inorganique est peu connue, que ce soit pour ses propriétés chimiques (nature, composition) ou physiques (conductivité, nombre de transport). La maîtrise de ces interfaces est primordiale pour la conception des électrolytes hybrides compétitifs et de leurs procédés de mise en forme.
L’objectif de cette thèse sera de comprendre les phénomènes de transport aux interfaces dans les électrolytes hybrides. Ce travail passera d’abord par une caractérisation de l’interface sur des systèmes modèles simples au moyen de méthodes d’analyse physico-chimiques et électrochimiques (microscopie électronique, spectroscopie d’impédance électrochimique, RMN). Ces résultats permettront d’élaborer des méthodologies de caractérisation, qui seront ensuite appliquées à des matériaux hybrides dispersés préparés pendant la thèse. Ces caractérisations seront ensuite utilisées pour étudier l’influence des procédés de préparation sur les propriétés de l’interface.

Mots clefs: Batteries lithium-ion, électrolytes solides, matériaux hybrides, interfaces

• Directeur de thèse    Dr, ALLOIN Fannie, laboratoire d’électrochimie et physicochimie des matériaux et des interfaces 
• Ecole doctorale    I-MEP2 (N° 510), https://www.adum.fr/as/ed/page.pl?site=edimep2&page=accueil
• Encadrant IFPEN    Dr, HALTTUNEN Niki, Département électrochimie et matériaux, niki.halttunen@ifpen.fr,
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France  et LEPMI, Grenoble, France
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2022
• Employeur    IFPEN, Lyon, France
• Qualifications    Master en chimie des matériaux ou électrochimie
• Connaissances linguistique    Bonne maîtrise du français indispensable, anglais souhaitable