Additifs et liants (hybrides) d'électrodes à base de polymères conducteurs électroniques (et ioniques)

(Hybrid) electrode additives and binders based on (ionically) electronically conducting polymers

• Auteur / Autrice : Charlotte Burmeister
• Direction : Saïd Sadki, Manuel Maréchal
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : EC - Electrochimie
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2024
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Ingénierie - matériaux mécanique énergétique environnement procédés production (Grenoble ; 2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Systèmes Moléculaires et Nano Matériaux pour l'Énergie et la Santé

Mots clés

Mots clés libres

– batterie tout solide lithium métal

- additif/liant d'électrode

– Transport électronique et ionique

– polymère conducteur électronique

– Radicaux redox

– Electrochimie

– all-solid-state Li-metal battery

– electronic/ionic transport

– electrochemistry

– Electronic conductor polymers

– Redox radical

– Smart additive/binder

Résumé

Ce sujet de thèse est proposé, comme un apport fondamental, complémentaire au projet européen SOLiD, pour le développement de processus de fabrication à l'échelle pilote durables et rentables pour une batterie Li-métal tout solide à haute densité d'énergie, sûre et recyclable. Le candidat développera, caractérisera et testera de nouveaux liants d'électrodes à base de polymères conjugués et conducteurs électroniques. Les premiers dérivés classiques du polythiophène seront élaborés et testés comme liants de référence. L'utilisation de spectro-électrochimies spécifiques (UV-vis NIR) permettra de caractériser ces nouveaux liants qui seront testés jusqu'au dispositif dans des cellules de type pile-bouton ou pouch cell (boitier prismatique). Ce sujet sera axé sur la synthèse et les propriétés électrochimiques des polymères (liants pour électrodes, etc.) dans le domaine général des électrolytes et des systèmes hybrides issus de la matière molle. Ce sujet est principalement expérimental et basé sur l'utilisation de diverses techniques telles que les méthodes électrochimiques (spectroscopie d'impédance, voltampérométrie, mesures stationnaires et potentiométriques), SAXS/WAXS pour leur structuration multiéchelle, spectroscopie RMN, RMN (diffusion), analyse thermique et techniques de spectroscopie, et grâce à des collaborations externes, l'utilisation de méthodes de calcul/simulation et l'utilisation du rayonnement synchrotron seront également explorés afin d'explorer les mécanismes élémentaires du transport électronique (et ionique) à aux interfaces cathodiques.

This topic is proposed, as a basic research contribution, complementary to the framework of the European project SOLiD, for the development of sustainable and cost-effective pilot-scale manufacturing processes for a safe-by-process and recyclable high energy density all-solid state Li-metal battery. The candidate will develop, characterise and test new electrode binders based on electronically conductive conjugated polymers. The first classical polythiophene derivatives will be developed and tested as reference binders. The use of specific spectroelectrochemical methods (UV-vis NIR) will allow the characterisation of these new binders, which will be tested in pouch/button cells. The proposal focuses on the synthesis and electrochemical properties of polymers (additives/binders for electrodes) in the general field of electrolytes and hybrid systems based on soft matter. This subject is mainly experimental and based on the use of various techniques such as electrochemical methods (impedance spectroscopy, voltammetry, stationary and potentiometric measurements), SAXS/WAXS to study their multiscale structure, NMR spectroscopy, NMR (diffusion), thermal analysis and spectroscopic techniques, but thanks to external collaborations, the use of computational/simulation methods and the use of synchrotron radiation will be explored as well for additional knowledge to fully understand the elementary mechanism of the interfacial electronic transport.