Doctorat en Caractérisation par microscopie électronique en transmission à balayage de batteries à l'ét

Sujet de thèse :
Positionnement et objectifs :
L'un des principaux atouts des technologies quantiques pourrait être leur moindre besoin en énergie électrique par rapport aux technologies actuelles. Bien qu'il s'agisse d'une perspective très controversée, les technologies futures pourraient fonctionner avec des sources d'énergie plus petites et leur miniaturisation pourrait s'avérer utile. Les microbatteries pourraient également être très utiles à l'ère de l'internet des objets (IoT). La collaboration "Q-batt" entre l'IMN-CNRS de Nantes et l'Université de Chicago propose de cibler des systèmes innovants à haute densité énergétique et de les caractériser au niveau nanométrique afin de les optimiser pour les défis à venir en matière de modération énergétique.
Certaines configurations de microbatteries utilisant un électrolyte solide bien connu (un oxynitrure amorphe) présentent déjà des performances raisonnables, mais elles peuvent être entravées dans diverses conditions (par exemple à une température modérément élevée). En outre, la capacité principalement régie par la chimie de l'électrode positive (phase spinelle) est inférieure à celle fournie par des compositions découvertes plus récemment (comme les oxydes riches en Ni), ce qui pourrait contribuer à augmenter la densité énergétique de ces systèmes. Enfin, de nouveaux électrolytes à base d'halogénures pourraient fournir une capacité supplémentaire ou une stabilité d'utilisation à haute tension afin d'augmenter encore les performances des microbatteries.
Toutes ces améliorations potentielles reposent sur une connaissance et une maîtrise parfaites des structures, des chimies et des interfaces créées dans l'ensemble de la microbatterie, afin qu'elles puissent être corrigées en conséquence pour obtenir de meilleures performances. Ces informations ne peuvent être obtenues qu'avec une résolution spatiale adéquate par l'utilisation de techniques de microscopie électronique et l'objectif de cette étude de doctorat est de développer, d'exploiter et de traiter ces techniques à cette fin. En raison de la réactivité de tous les composants et de leur sensibilité à l'humidité de l'air, les mesures précises sont assez difficiles à réaliser (probablement à faire à une température cryogénique), mais la plate-forme de l'IMN-CNRS dispose de tous les instruments de haut niveau nécessaires et de l'expertise pour faire des avancées importantes dans ce domaine.


Description des missions :
Le(la) candidat(e) au doctorat retenu(e) se concentrera sur la caractérisation des couches minces jusqu'au niveau du nanomètre grâce à des techniques avancées de microscopie électronique et de spectroscopie. Trois dispositifs différents seront étudiés en détail et comparés, notamment en ce qui concerne la qualité/nature des interfaces existantes/créées au sein de la microbatterie. Ces analyses seront effectuées à la fois sur les batteries initiales et sur les batteries après cyclag
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