Étude et optimisation d'accumulateurs lithium-soufre basées sur un mécanisme de conversion quas[...]
Description du sujet de thèse
Domaine: Physique de l'état condensé, chimie et nanosciences
Sujets de thèse
Étude et optimisation d'accumulateurs lithium-soufre basées sur un mécanisme de conversion quasi-solide du soufre
Contrat
Thèse
Description de l'offre
Les batteries lithium-soufre sont considérées comme l'une des solutions les plus prometteuses pour la prochaine génération de stockage d'énergie. Elles offrent une densité énergétique supérieure à celle des batteries actuelles, tout en utilisant du soufre, un matériau abondant et peu coûteux. Cependant, plusieurs verrous scientifiques et technologiques freinent encore leur déploiement à grande échelle. Un problème majeur réside dans la formation de polysulfures de lithium solubles lors du fonctionnement de l'accumulateur. Ceux-ci peuvent migrer à l'intérieur de la cellule et entraîner une perte rapide de capacité. Des recherches récentes suggèrent qu'un autre chemin réactionnel, appelé "mécanisme quasi-solide", pourrait limiter cette dissolution et améliorer significativement la stabilité des batteries. Cette thèse de doctorat vise à concevoir et étudier des cellules lithium-soufre de type "pouch" fonctionnant selon ce mécanisme quasi-solide. Le travail combinera le développement d'électrodes de soufre, des tests électrochimiques et des techniques avancées de caractérisation afin de mieux comprendre les processus gouvernant les performances et la durabilité des batteries.
Axes de recherche
- Travail d'optimisation d'électrodes positives : La première partie du travail consistera à développer des cathodes à base de soufre optimisées. Cela inclut l'exploration de différents matériaux hôtes conducteurs et l'ajustement de leur structure ainsi que de leurs propriétés de surface afin de mieux confiner le soufre et de limiter les réactions indésirables.
- Développement d'électrolytes adaptés : La seconde partie du projet portera sur la formulation d'électrolytes capables de réduire la solubilité des polysulfures tout en maintenant de bonnes performances électrochimiques. Les solutions actuelles reposent souvent sur des solvants fluorés denses, qui augmentent les coûts et l'impact environnemental. Ce projet explorera des systèmes de solvants alternatifs et étudiera l'influence de la composition et de la concentration en sels de lithium sur le comportement des cellules.
Techniques de caractérisation
Afin d'approfondir la compréhension du mécanisme réactionnel quasi-solide, le projet inclura également des techniques de caractérisation operando ou in situ, telles que la spectroscopie Raman, la diffraction des rayons X, et la tomographie X à haute résolution.
Université / école doctorale
Ingénierie - Matériaux - Environnement - Energétique - Procédés - Production (IMEP2)
Université Grenoble Alpes
Localisation du sujet de thèse
Grenoble
Critères candidat
Formation recommandée : Master 2 ou ingénieur en électrochimie, science des matériaux, génie chimique ou domaine connexe
Disponibilité du poste
01/10/2026
Personne à contacter par le candidat
LIATARD Sébastien
Tuteur / Responsable de thèse
GUTEL Thibaut