LPPI

Conception, synthèse et caractérisation de matériaux organiques électroactifs en vue du développement de batterie « tout organique »

Période: Janvier-Juillet 2021

Depuis quelques années, on a témoigné d’une explosion dans le développement des voitures électriques (presse, médias, publicités, etc.). Cependant, avec une consommation croissante, nous devront se préparer pour l’épuisement des ressources minérales. En effet, à ce jour, les principaux métaux dans les batteries lithium – ions (lithium, cobalt, manganèse et nickel) sont à très fort taux d’épuisement. Prenons un cas précis du cobalt, la réserve mondiale actuelle est environ 7 millions de tonnes. Sachant que pour remplacer toutes les voitures produites en une année (100 millions) par des voitures électriques (puissance standard de 80 kWh), il faut consommer 3 millions de tonnes de cobalt, soit la moitié de la réserve mondiale. Par conséquent, en absence de batteries de nouvelle génération, le rêve de voiture électrique va toujours rester en plan.

Contact:

Thuan PHAM : thuan-nguyen.pham-truong @ cyu.fr

Sujet:

Dans ce contexte, ce projet de stage vise à concevoir des nouvelles familles de molécules organiques et de polymères portant les groupements fonctionnels spécifiques, soi-disant « électro-actifs ». L’intérêt de cette génération de molécules se reposent sur la possibilité de remplacer de la matière inorganique constituants les électrodes de la batterie par de l’oxygène, de l’azote et du carbone.
Dans cette direction, le(a) futur(e) stagiaire sera en charge de synthétiser et de caractériser dans un premier temps des monomères bi-rédox portant à la fois un groupement donneur d’électron (D ⇌ Dn+ + ne–) et un groupement accepteur d’électron (A + me– ⇌ Am–). Cette famille de molécule séduisante permettrait de construire par la suite une batterie organique symétrique avec le même matériau actif sur les 2 électrodes. Par conséquent, le mécanisme de fonctionnement ainsi de la procédure de fabrication de dispositif serait simplifié. Dans un second temps, des approches chimiques/électrochimiques seront proposées afin de synthétiser des polymères bi-redox ainsi de les déposer sur les collecteurs de courant. Le candidat devra optimiser les conditions de dépôt pour acquérir un film homogène de matière actif avec une épaisseur adaptée. Finalement, électrodes seront testés électrochimiquement afin de déterminer leurs performances en stockage de l’énergie.
A l’issue de ce stage, le(a) futur(e) stagiaire aura des expériences en (1) synthèse organique/ synthèse de polymère avec les techniques de caractérisation disponible au laboratoire (RMN), Analyse thermogravimétrique (ATG), Calorimétrie différentielle à balayage (DSC), Analyse mécanique dynamique (DMA), etc.) ; (2) caractérisation électrochimique (voltammétrie cyclique, cycles de charge – décharge galvanostatique ainsi de la spectroscopie impédance électrochimique).

 

Si vous êtes motivés et intéressés par ce projet de recherche multidisciplinaire couvrant de la synthèse organique, les polymères ainsi des dispositifs innovants de stockage de l’énergie, n’hésitez pas à nous transmettre votre candidature (CV avec les coordonnées d’une ou deux références + lettre de motivation + relevé de note du M1)

«Sujet de stage M2 - Organic Battery.pdf» (182 KB)

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