Analyse de gaz Operando pour les batteries Li-ion à petite et grande échelle : étude des paramètres clés et corrélation des résultats avec les performances réelles de vieillissement et de sécurité

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Ce projet de thèse portera sur le développement d’une méthode en ligne d’analyse de gaz par spectroscopie de masse (OEMS) afin d’étudier le fonctionnement de batteries Li-ion (LIBs) de manière operando. Les LIBs se sont imposées comme le support de stockage d’énergie électrique le plus prometteur pour la commercialisation à grande échelle des véhicules électriques. Toutefois, l’acceptation à grande échelle des LIBs est confrontée à un certain nombre de challenges, et des travaux sont nécessaires pour améliorer la cyclabilité et la sécurité des LIBs afin d’étendre la distance de parcours et réduire les dangers d’utilisation des véhicules électriques. Afin d’apporter des réponses à ces enjeux, il est critique de développer des méthodes de caractérisation permettant de prédire de manière représentative et fiable, lors d’essais de durée limitée, la performance et la sécurité des matériaux et des cellules. A cette fin, la méthode OEMS est un outil versatile qui permet une détection extrêmement fine des constituants gazeux issues des réactions chimiques ayant lieu au sein des LIBs lors de leur fonctionnement piloté dans différentes conditions. Les objectifs principaux de ce sujet de thèse sont: 1) d’identifier les paramètres clés affectant l’évolution des gaz émis au sein des LIBs, et leur détermination qualitative et quantitative via OEMS sur différentes échelles de cellules ; 2) d’étudier les interactions entre paramètres clés, et proposer de nouveaux designs de cellules de mesure ou de protocoles de test afin d’améliorer la compréhension des phénomènes ; 3) de développer le mode prédictif que peut couvrir l’OEMS en étudiant les corrélations entre les tests de sécurité, de vieillissement et les résultats OEMS pour des systèmes LIBs similaires ou identiques. La thèse se déroulera au sein du Commissariat à lapos;énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA) à Grenoble, France. Le CEA est mondialement reconnu pour son excellence sur de nombreux sujets scientifiques et technologiques notamment dans le domaine du développement d’énergies vertes. Le CEA accueille un grand nombre de collaborateurs passionnés, qui bénéficie de moyens techniques et de caractérisation innovants. Ce poste offre la possibilité de rejoindre une équipe dynamique et de conduire son projet de recherche dans un environnement multidisciplinaire en bénéficiant de ces atouts. De plus, des expériences utilisant les grands instruments de mesure tel que le synchrotron ESRF pourraient être envisagées. Nous recherchons une personne motivée, dynamique et pro-active pour un démarrage de thèse à l’automne 2024 pour une durée de 3 ans. L’usage courant de la langue anglaise à l’oral et à l’écrit est requis. Les missions de la personne sélectionnée seront de conduire des recherches bibliographiques approfondies, de planifier et de conduire les expériences, d’analyser leurs résultats et de présenter ses résultats scientifiques lors de congrès internationaux et dans des journaux scientifiques à comité de lecture. L’expérience acquise lors de cette mission sera indéniablement un atout pour le développement professionnel. Les bénéfices du CEA sont variés dont la présence d’une couverture santé. L’environnement du cadre de travail permettra également de profiter de nombreux lieux d’espaces naturels dans le cœur des Alpes au sein d’une ville accueillant de nombreux étudiants.

Chimie, électrochimie, chimie analytique, chimie physique

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