Étude assistée par calculs DFT du transport des ions Na+ dans des électrolytes/électrodes pour batteries tout solide

DFT calculations assisted investigation of Na+ ion transport in electrolytes/electrodes for all solid-state batteries

• Auteur / Autrice : Marco Brasini
• Direction : Christian Masquelier, Christine Frayret
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique Physique de la Matière Condensée-25DPH3
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2022
• Etablissement(s) : Amiens
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences, Technologie, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de réactivité et chimie des solides (Amiens)

Mots clés

Mots clés libres

Modélisation computationelle

Matériaux pour les batteries tout solide

NaSICON composition

Computational modelling

Materials for all solid state batteries

NaSICON compositions

Résumé

Dans un environnement inspirant et en lien étroit avec des partenaires clés de haut niveau, ce poste de doctorat, d'une durée de trois ans, donnera l'opportunité de contribuer à la mise en œuvre de voies d'innovation stratégiques en vue de conduire à l'avènement de batteries solides avancées. Ce financement de thèse s'inscrit dans le cadre du projet ANR Na-MASTER PRCI (Nanostructured Materials for Advanced Na Solid-STate BattERies) financé en 2019 et coordonné conjointement par la France (Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides, Amiens) et l'Université Nationale de Singapour, dont l'objectif est de fournir des avancées notables dans le domaine des batteries tout solide. Pour atteindre cet objectif ambitieux, un échantillonnage de large ampleur de différents matériaux NaSICON sera initié en vue d'identifier des matrices performantes comme électrolyte ou électrodes peu coûteuses et durables. Une équipe interdisciplinaire, caractérisée par des domaines d'expertise reconnus et complémentaires, a été constituée, comprenant notamment des experts dans le domaine de la modélisation, de la synthèse/caractérisation de la conductivité/ de l'électrochimie et de l'examen des caractéristiques spectroscopiques. Le consortium de cette ANR comprend les chercheurs permanents suivants: S. Adams, P. Canepa, A.K. Cheetham, J.V. Hanna du NUS et J.-N. Chotard, C. Frayret, C. Masquelier, V. Seznec du LRCS. Le travail de modélisation proposé dans cette thèse sera étroitement lié aux recherches expérimentales menées conjointement (financement d'un autre doctorat par l'ANR). L'étude coopérative envisagée au LRCS ainsi que la collaboration entre la France et Singapour vont donner lieu à une symbiose et à un environnement très motivant. La thèse sera co-encadrée par C. Masquelier, expert renommé dans le domaine des batteries, et C. Frayret, spécialiste de la simulation de diverses catégories de systèmes, notamment dans le domaine des matériaux pour l'énergie. En outre, une mobilité sera mise en place grâce à l'implication de D. Carlier de l'Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (France), dont la spécialisation dans le domaine de la RMN apportera une valeur ajoutée.

Within an inspiring environment and in close link with high-profile key-partners, the three-years PhD position will give the opportunity to contribute to strategic innovation routes towards the advent of advanced solid-state batteries. This PhD funding is embedded in the ANR project called Na-MASTER PRCI (Nanostructured Materials for Advanced Na Solid-STate BattERies) funded in 2019 and jointly coordinated by France (Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides, Amiens) and the National University of Singapore (NUS), whose objective is to provide a clear breakthrough in the field of all-solid-state batteries (ASSBs). To reach such ambitious objective, an extended search for inexpensive and long-lasting NaSICON materials enclosing electrolyte, and positive and negative electrodes is systematically performed. An interdisciplinary team, with recognized and complementary fields of expertise, was casted including in particular experts in the field of modelling, synthesis/characterization of conductivity/electrochemistry and spectroscopic features examination. The consortium of this ANR encloses as permanent researchers S. Adams, P. Canepa, A.K. Cheetham, J.V. Hanna from NUS and J.-N. Chotard, C. Frayret, C. Masquelier, V. Seznec from LRCS. The modelling work proposed in this PhD thesis will have close connection with PhD experimental investigations performed meantime by the other PhD student at LRCS directly hired through the ANR funding. A co-dependent cooperative study is thus envisioned at LRCS and the collaboration between France and Singapore, will surely lead to a symbiosis and highly motivating environment. The PhD thesis will be co-supervised by C. Masquelier, renown expert in the field of batteries, and C. Frayret, specialized in the simulation of various kinds of systems especially in the area of materials for energy. Additionally, a secondment will be engaged thanks to the involvement of D. Carlier from Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (France), whose specialization in the NMR field will provide an added value.