Scientific direction Development of key enabling technologies
Transfer of knowledge to industry

Programme de stages

Chimie >> Electrochimie
2 proposition(s).

Réalisation et étude d'électrodes 3D pour accumulateurs lithium-soufre

DEHT/SCGE/LGI

Chimie - Electrochimie

Grenoble

Région Rhône-Alpes (38)

6 mois

Ingénieur/Master

3356479

Les candidatures doivent être adressées par email et sous forme d'un CV et d'une lettre de motivation détaillant les compétences à :
CEA Grenoble

17 rue des martyrs
38054 Grenoble
e-mail : celine.barchasz@cea.fr;remi.vincent@cea.fr

Au sein du Département Electricité et Hydrogène pour le Transport du CEA/LITEN, vousrejoindrez le Laboratoire des Générateurs Innovants (LGI), en charge du développement dematériaux et des composants pour les nouvelles technologies d’accumulateurs au Lithium.Dans ce cadre, les travaux de stage porteront sur le développement et l’optimisationd’électrodes positives 3D de soufre pour accumulateur lithium/soufre (Li/S).La technologie Li/S est intensivement à l’étude, en raison notamment de sa densité d’énergiemassique théorique très attractive, de 300 à 600 Wh/kg. L’accumulateur Li/S constitue eneffet une alternative prometteuse aux systèmes lithium-ion actuels limités en termes deperformances : capacité de stockage massique dix fois supérieure, abondance, coût et nontoxicité du soufre. En revanche, ce système, bien qu’étudié de manière intensive depuisplusieurs années, présente toujours des limitations notables, majoritairement dues àl’électrode positive de soufre et à son mécanisme de décharge particulier(dissolution/précipitation de la matière active en cyclage).Des travaux préliminaires ont permis de démontrer l’intérêt de l’architecturation 3D del’électrode positive de soufre, via l’utilisation de supports carbonés poreux. En effet,l’utilisation d’un réseau conducteur 3D permet de stabiliser la morphologie de l’électrodepositive en cyclage, et de limiter le vieillissement du système en cyclage. De même, lastructure poreuse permet d’offrir un réservoir d’électrolyte à la matière active soufrée qui sedissout en cyclage.Ce stage se propose donc d’étudier différentes types d’électrodes positives 3D. Lamodification de ces électrodes ainsi que leur imprégnation sera étudiée, avec pour objectifd’améliorer les performances de l’accumulateur Li/S en termes de capacité de stockage et decyclabilité. Les électrodes positives 3D développées, modifiées et imprégnées seront ensuitetestées en pile bouton. Un prototype devra être réalisé à la fin du stage.

Etude des bleus de Prusse comme matériaux d'électrode pour les accumulateurs au lithium

DEHT/SCGE/LCGE

Chimie - Electrochimie

Grenoble

Région Rhône-Alpes (38)

6 mois

Ingénieur/Master

3356478

Les candidatures doivent être adressées par email et sous forme d'un CV et d'une lettre de motivation détaillant les compétences à :
CEA Grenoble

17 rue des martyrs
38054 Grenoble
e-mail : jean-frederic.martin@cea.fr

Le stockage de l'énergie est un domaine scientifique et technologique particulièrement actif en parallèle de la mise en œuvre des énergies renouvelables souvent intermittentes. Dans ce domaine, l'électrochimie faisant intervenir l'intercalation d'ions dans des matériaux solides a fait d'énormes avancées, spécialement à travers l'essor des accumulateurs au lithium. Aujourd'hui, ce secteur continue à se diversifier avec l'utilisation de matériaux (silicium, Li-rich, organique…) ou de systèmes (Li-S, Li-air, Na-ion…) innovants.Le sujet proposé par le LCGE (laboratoire de caractérisation des générateurs électrochimique) s'appuie sur l'électro-activité des bleus de Prusse vis-à-vis des cations. Récemment remis au goût du jour par différents papiers traitant des accumulateurs Na-ion, certains de ces matériaux peuvent également intercaler le lithium (lire J. Power Sources 79 (1999) 215 and Chem. Eur. J. (2014) 20, 12559) à des potentiels de 3V vs. Li0 avec des capacités proches de 140 mAh.g-1 sans optimisation avancée (jusqu'à 160mAh.g-1 pour le sodium avec des matériaux optimisés). Les avantages de tels matériaux sont le coût et l'intérêt écologique. Le stage vise à étudier le comportement électrochimique de ces matériaux vis à vis du lithium dans des électrolytes organiques typiques ou originaux. L'objectif est principalement de comprendre et d'améliorer la cyclabilité de ces ferrocyanures en expérimentant différents aspects du système : impact de la teneur en eau, traitements de la poudre, utilisation de sels ou solvants alternatifs... Le stagiaire mettra en œuvre les techniques électrochimiques spécifiques des accumulateurs (fabrication d'électrodes composites, cyclage, impédance…) ainsi que différentes caractérisations physico-chimiques (analyses thermiques…) ou structurales (diffraction des rayons X, microscopies…).

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