Influence de la morphologie des particules d’électrolyte solide thiophosphates pour le design de batterie tout solide

Les batteries Li « tout solide » offrent la promesse de dépasser les limites de densité d’énergie des générations actuelles tout en étant plus sécurisée, grâce à l’utilisation combinée d’un électrolyte solide (ES) et d’une anode en lithium métallique. La clé de ce système repose sur le choix de l’électrolyte et de son intégration dans la batterie. Parmi les ES envisagés, les thiophosphates sont prometteurs car ils allient une excellente conductivité ionique avec une densification à température ambiante. Cependant, l’accès aux hautes densités d’énergie est conditionné par la cathode composite (matériau actif de cathode, l’ES et percolant électrique) et sa capacité spécifique. Ceci implique que le mélange des constituants et les contacts physiques soient optimaux pour favoriser les chemins de transport électronique et ionique. Un des principaux leviers est la granulométrie et la morphologie des particules de ES. La réduction de la taille des particules de thiophosphates a déjà montré une augmentation de la capacité spécifique mais cette dernière se fait majoritairement via des traitements post-synthèse entrainant des baisses de conductivités ioniques. Des méthodes de synthèses innovantes ont été mises au point lors de précédents travaux de thèse et ont permis de construire une bibliothèque de particules de Li3PS4 de taille et de morphologie différentes. Ce sujet de thèse consiste à étudier l’influence de la morphologie et de la taille des particules de Li3PS4 pour optimiser les performances électrochimiques des cathodes. Vous aurez la charge de reproduire la synthèse de particules de Li3PS4 et de réaliser des différentes formulations de cathode composite. La combinaison de tests électrochimiques et d’études post-mortem (MEB sur des coupes FIB/ micro-tomographie X) vous permettra de guider le choix de l’électrolyte solide pour designer des cathodes performantes. L’objectif sera ensuite d’ajuster les conditions de synthèse pour se rapprocher des particules d’électrolyte solide optimales.
 
Mots clefs: Batteries tout solide lithium, électrolyte solide, cathode, thiophosphates, sulfures

• Directeur de thèse    Dr. Claire VILLEVIEILLE, LEPMI, ORCID : 0000-0001-8782-4800
• Ecole doctorale   ED510 - IMEP2, Université Grenoble Alpes
• Encadrant IFPEN    Dr. Cyril GARNERO, ORCID: 0000-0001-6971-8334
• Localisation du doctorant    IFPEN, Lyon, France et LEPMI, Grenoble, France 
• Durée et date de début    3 ans, début au cours du quatrième trimestre 2025 (3 novembre)
• Employeur    IFPEN
• Qualifications    Master en électrochimie, chimie, sciences des matériaux
• Connaissances linguistiques    Anglais niveau B2 (CECR) 
• Autres qualifications    Une première expérience dans le domaine des batteries et des compétences de manipulations sous atmosphère inerte seraient un atout.

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