Développement de nouveaux conducteurs ioniques par ions chlorures pour les dispositifs de stockage électrochimiques // Development of new chloride-ion conductors for electrochemical energy storage devices

Avec l'émergence d'un nouveau type de batterie utilisant les ions chlorures comme porteur de charge en lieu et place du lithium/sodium propre aux technologies Li/Na-ion, la possibilité de développer des systèmes de stockage électrochimique plus respectueux de l'environnement n'est limitée que par la compatibilité des matériaux existants. Les premiers prototypes développés font apparaître la compatibilité naturelle des structures inorganiques basées sur un réseau anionique Cl-, à même d'apporter stabilité chimique et conductivité ionique.
La chimie des chlorures étant moins développée que celle des oxydes, principalement pour des raisons de stabilité atmosphérique, nous nous proposons d'appliquer notre expérience acquise sur l'élaboration d'oxydes, notamment de phase conductrices par ion oxo O2-, afin de développer et d'optimiser de nouveaux chlorures de métaux de transition et d'alcalin présentant une importante conductivité ioniques par ion chlorure. L'objectif principal de ce projet est de modifier les structures existantes, notamment les chloro-pérovskites (Fig.1), afin de contrôler la dimensionnalité des chemins de diffusion des ions chlorures, la stabilité atmosphérique et électrochimique. Les compositions développées serviront de modèle pour affiner notre compréhension du phénomène de conduction par ions chlorures et pourront servir d'électrodes ou d'électrolyte solide pour les nouvelles batteries au chlore.
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With the emergence of a new type of battery using chloride ions as charge carriers instead of lithium/sodium, which are typical of Li/Na-ion technologies, the potential to develop more environmentally friendly electrochemical energy storage systems is limited only by the compatibility of existing materials. The firsts prototypes developed highlight the natural compatibility of inorganic structures based on a Cl- anionic framework, which can provide both chemical stability and ionic conductivity.
As chloride chemistry is less developed than that of oxides, mainly due to atmospheric stability issues, we propose to apply our experience in the synthesis of oxides, particularly oxide ion (O²⁻) conducting phases, to the development and optimization of new transition and alkali metal chlorides exhibiting high ionic conductivity via chloride ions. The main objective of this project is to modify existing structures, especially chloro-perovskites (Fig.1), in order to control the dimensionality of chloride ion diffusion pathways, as well as atmospheric and electrochemical stability. The developed compositions will serve as models to refine our understanding of chloride-ion conduction phenomena and may be used as electrodes or solid electrolytes in next-generation chlorine-based batteries.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Financement d'une collectivité locale ou territoriale

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

Titulaire d'un Master 2 (ou équivalent) en chimie ou en physique des matériaux. Une expérience préalable en synthèse et en caractérisation de matériaux inorganiques est souhaitée.
Holder of a Master's degree (or equivalent) in Chemistry or Materials Physics. Previous experience in the synthesis and characterization of inorganic materials is desired