(H/F) Architecture de collecteur de courant pour batteries dites "anode-less"

Sujet de thèse :
Bien que les batteries lithium-ion soient une technologie majeure et largement utilisée pour le stockage de l’énergie électrochimique, leur densité énergétique est limitée par les matériaux qui hébergent le lithium. Pour surmonter cette limitation, l’utilisation du lithium métallique comme électrode négative est nécessaire. Cependant, cette approche reste instable en raison des problèmes liés à la formation de dendrites de lithium.
Une avancée prometteuse en termes de poids et de capacité de stockage est la batterie lithium-métal « sans anode », où l’électrode négative en lithium métallique se forme in situ pendant la charge, à partir des ions lithium stockés dans l’électrode positive.
Cependant, ces cellules ont généralement une durée de vie très courte par rapport aux batteries Li-ion conventionnelles. Plusieurs problèmes peuvent expliquer cette faible durée de vie en cyclage :
i) la dégradation continue de l’électrolyte à base organique,
ii) la consommation du lithium disponible, une ressource limitée provenant de l’électrode positive, ce qui réduit la capacité à chaque cycle,
iii) le dépôt hétérogène du lithium sur le collecteur de courant, entraînant une mauvaise distribution du courant lors des cycles suivants.
Pour prolonger la durée de vie et l’énergie stockée dans ces batteries, des investigations scientifiques fondamentales sont nécessaires à plusieurs niveaux (du volume à la surface) afin de comprendre les origines des processus de dégradation. Cela inclut :
• la compréhension des mécanismes de dégradation de l’électrolyte, en particulier la formation des interphases, comme l’interphase solide électrolyte (SEI, qui se forme à l’électrode négative lors de la réduction de l’électrolyte) et l’interphase électrolyte-cathode (CEI, qui se forme à l’électrode positive lors de l’oxydation de l’électrolyte),
• l’impact du "crosstalk" (la migration d’espèces organiques et inorganiques provenant de l’électrode positive et polluant l’électrode négative),
• le rôle de l’architecture du collecteur de courant, en particulier son aspect lithiophile (adhésion du lithium),
• la microstructure du lithium une fois déposé.
Bien que des avancées significatives aient été réalisées pour améliorer la rétention de capacité et la durée de vie, l’impact du "crosstalk" et de la microstructure du collecteur de courant sur le lithium déposé n’est pas encore bien compris, mais constitue une étape cruciale pour améliorer leurs performances électrochimiques. C’est dans ce contexte que s’inscrit cette thèse
Contexte :
Le travail s'effectuera au laboratoire LEPMI (laboratoire d'électrochimie et Physico-chimie des Matériaux et Interfaces) sur le site du campus universitaire de saint Martin d'Hères. l'étudiant évoluera au sein du groupe MIEL (Matériaux, Interfaces et Electrochimie) qui porte une activité large sur le développement de nouvelles technologies de batteries et leur compréhension.
Le projet e
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