Anodes issues de carbones bio sourçables pour une nouvelle génération de batteries sodium-ion durables

PERSEE est un Centre pionnier dans les technologies bas-carbone depuis plus de 40 ans, couvrant un large spectre de recherches, des nanomatériaux aux systèmes énergétiques complexes. Notre projet allie excellence scientifique et recherche orientée au service de l’industrie et de la société.

PERSEE explore trois grandes thématiques que sont les matériaux et composants pour l’énergie, les procédés de stockage et conversion d’énergie et l’intégration des nouvelles technologies dans les systèmes énergétiques.

L’équipe dispose d’expertises de pointe dans le domaine des aérogels, de l’hydrogène, des plasmas, des énergies renouvelables et de l’intelligence artificielle, au service de la décarbonation des systèmes énergétiques.

Les travaux de recherche du groupe MATPRO portent sur la conservation, le stockage et la conversion d’énergie. Ils reposent sur deux piliers historiques créés il y a une trentaine d’années au Centre, la superisolation thermique des bâtiments et la filière hydrogène-énergie.

Le groupe aborde les problématiques associées en actionnant deux leviers stratégiques : la synthèse de matériaux innovants et l’amélioration de procédés de rupture

Les batteries lithium-ion sont aujourd’hui la technologie dominante pour le stockage d’énergie, notamment pour la mobilité électrique. Cependant, elles présentent plusieurs limites majeures comme des (i) problèmes de sécurité (surchauffe et d’incendie liés à la nature instable de certains électrolytes et matériaux d’électrode), (ii) la disponibilité et la géopolitique des matériaux qui rendent une partie de ces matériaux critiques (lithium, cobalt, nickel, graphite), (iii) le coût de production élevé (demande croissante en matériaux critiques qui impacte la viabilité économique des batteries lithium-ion). Face à ces défis, les batteries aux ions sodium (Na-ion) émergent comme une alternative viable, peu coûteuse mais cette technologie présente encore des performances limitées, en particulier en termes de capacité, de stabilité cyclique et de densité énergétique, principalement dues à la nature des matériaux d’anode et à l’interface avec l’électrolyte.

L’objectif de ce stage est de développer une anode à base de carbone dur innovant, issu de précurseurs biosourçables, à haut rendement en carbone. Grâce à une méthode de synthèse sol-gel, un matériau nanostructuré tridimensionnel sera préparé, à porosité contrôlée pour améliorer la capacité et la durée de vie des anodes. Différents traitements de surface pourront être étudiés pour accroitre la capacité, limiter l’expansion volumique ou stabiliser la couche SEI (solid electrolyte interface) lors des cycles de charge/décharge. Différentes techniques de caractérisations seront utilisées (MEB, BET, DRX, XPS,...) afin de faire le lien entre paramètres de synthèse, propriétés des matériaux.

Etudiant(e) en Master 2 spécialisé en chimie ou matériaux. 

Motivation pour l'activité de recherche et particulièrement l’expérimental.