Matériaux composites pour batteries lithium-soufre tout solide

Comparativement aux batteries Li-ion actuellement commercialisées, les batteries à cathode Li-Soufre présentent une densité énergétique théorique 5 fois plus élevée. En outre, le soufre est abondant, peu cher et peu toxique. Toutefois, la solubilité des polysulfures de lithium dans les électrolytes liquides limite le taux d’utilisation du soufre ainsi que le nombre de cycles de charge/décharge. Les recherches se focalisent aujourd’hui sur les technologies dites « tout solide » dans lesquelles l’électrolyte liquide est remplacé par une phase solide conductrice ionique. Le soufre est alors converti en Li2S à l’état solide au niveau de l’électrode positive, avec cependant d’autres défis, comme les résistances interfaciales entre l’électrolyte solide et les électrodes, et des phénomènes redox plus lents qu’en phase liquide. 
Le sujet de thèse proposé consiste à étudier de nouveaux matériaux pour batterie Li-S tout solide, et plus particulièrement un matériau de cathode composite où les interfaces seront optimisées en variant les modes de préparation, et les cinétiques redox accélérées à l’aide de sulfures de métaux de transition (TMS) aux caractéristiques contrôlées. Des études in situ (Diffraction et Tomographie X) seront mises en œuvre pour suivre les phénomènes en complément de la caractérisation électrochimique et physicochimique pour déterminer les relations structure/propriétés aboutissant aux TMS les plus performants pour cette application. Nous sommes à la recherche d’un(e) candidat(e) motivé(e) possédant de solides connaissances en synthèse des matériaux et en électrochimie.
La thèse sera réalisée en collaboration entre IFPEN (Solaize) et le laboratoire MATEIS INSA Lyon (Dr Eric Maire). 

Mots clefs: Batterie lithium-soufre tout solide, sulfures de métaux de transition, électrolyte solide, thiophosphate, argyrodite

• Directeur de thèse    Dr Eric MAIRE, MATEIS (INSA), ORCID: 0000-0003-1952-2602
• Ecole doctorale    ED34, ED Matériaux de Lyon
• Encadrant IFPEN    Dr Arnold LAMBERT, ORCID: 0000-0003-4169-5622
• 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 Science des Matériaux, Chimie
• Connaissances linguistique    Anglais niveau B2 (CECR)    
• Autres qualifications    Des connaissances en électrochimie et une expérience de travail sous atmosphère inerte seraient un plus

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