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SL-DRT-21-0804
Stockage d'énergie électrochimique incl. batteries pour la transition énergétique
Alors que les batteries au lithium sont déjà la technologie de stockage d'énergie de choix pour les appareils à petite et moyenne échelle, leur mise en œuvre généralisée dans des applications à grande échelle comme, par exemple, les véhicules électriques, reste entravée notamment par des problèmes de sécurité. Ces préoccupations sont, en fait, fondamentalement liées à l'électrolyte organique liquide couramment utilisé, comprenant du LiPF6 toxique, corrosif et instable comme sel conducteur. Ainsi, l'un des principaux objectifs des activités de recherche actuelles est le remplacement de ces électrolytes par des alternatives intrinsèquement plus sûres, y compris des systèmes inorganiques solides et à base de polymères, offrant tous deux des avantages et des défis intrinsèques. Les électrolytes à l'état solide pourraient résoudre tous ces problèmes. Cependant, la plupart des matériaux candidats ont une conductivité ionique bien inférieure à celle des électrolytes liquides, ce qui réduit la densité de puissance de la cellule et limite leurs applications pratiques. Les électrolytes à base de PEO ont été largement étudiés et leur mise en œuvre est encore entravée par leur faible conductivité ionique à 20 ° C. Une nouvelle classe de matériaux à base de polymères est étudiée et développée au CEA, ils présentent des conductivités ioniques plus élevées que l'électrolyte liquide standard à 20 ° C tout en ayant une Tg élevée (> 80 ° C), une large fenêtre de stabilité électrochimique et ils ont fait leurs preuves être stable sur le métal Li. De plus, de par leurs propriétés, ces matériaux peuvent facilement être traités par extrusion thermofusible permettant de réduire le coût final de l'électrolyte.La thèse vise à synthétiser ces nouveaux matériaux et à caractériser principalement la mobilité et le mécanisme Li-ion de ces nouveaux matériaux. Après une étape de synthèse de ces nouveaux matériaux (matériaux moléculaires ou à base de polymères), le doctorant aura accès à un large panel de techniques pour caractériser pleinement leurs propriétés: DSC, TGA, HPLC-MS, RMN, IR, spectroscopie UV-Vis, EIS, cyclisme, numéro de transfert li…. Des techniques de caractérisation plus avancées telles que la PFG-RMN, la diffusion quasi-élastique des neutrons et le SAXS pourraient être utilisées pour mieux caractériser le mécanisme de diffusion Li-ion au sein de ces matériaux. Les performances des matériaux ayant la conductivité ionique la plus prometteuse seront ensuite testées dans des batteries entièrement solides.
Département de l'électricité et de l'hydrogène pour les transports (LITEN)
Laboratoire Matériaux
Grenoble
BERNARD Laurent
CEA
DRT / DEHT // LM
CEA GrenobleDEHT / STB / LM17 avenue des martyrs38000 Grenoble
Numéro de téléphone: 33438780858
Courriel: laurent.bernard3@cea.fr
Grenoble INP
IMEP2: Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production
Date de début le 01-10-2021
CELLE Caroline
CEA
DRT / DEHT // LM
Centre de Grenoble17, rue des Martyrs38054 GRENOBLE Cedex 9
Numéro de téléphone: 0438784786
Courriel: caroline.celle@cea.fr
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