Interfaces [électrodes à base de Si/électrolyte solides] pour batteries Li-ion de haute densité d’énergie

La récente règlementation européenne prévoit 100% d’électrification du parc automobile en 2035.  Le stockage des énergies renouvelables est également en plein essor. Il apparait donc crucial d’accroitre la densité d’énergie des systèmes de stockage de l’électricité ainsi que d’en améliorer leur sécurité. Le cœur cette thèse concernera les batteries tout-solides (Gen5), qui font partie intégrante des roadmaps de tous les fabricants de batteries. Les objectifs ici visés sont l’élaboration d’une batterie à anode silicium épaisse vis-à-vis d’un électrolyte solide de type Li6PS5Cl. Se basant sur un article récemment paru dans la revue Science, démontrant des performances i) inédites pour une batterie Li-ion tout-solide, ii) mais également surprenantes de par l’utilisation d’une électrode dense de silicium (dont l’alliage avec le lithium crée une expansion volumique importante, au risque de perdre le contact avec l’électrolyte). L’étude portera sur l’électrode en silicium (élément abondant, à faible coût), son optimisation, ainsi que celle de l’interface avec l’électrolyte solide. Une attention particulière sera portée à l’étude de cette interface pour en comprendre la nature et la stabilité. Cette thèse se fera en collaboration entre l’ICGM, (spécialiste d’électrode en silicium, en compréhension de mécanismes électrochimiques (méthodes operando) et analyse des interfaces) et l’IFPEn (savoir-faire en électrolyte solide de type sulfures) cofinanceur de la thèse. Gerhard Pirngruber sera détaché à mi-temps à l’ICGM dans le cadre de l’encadrement de cette thèse.