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Recherche de candidat(e) en thèse / PhD student

Matériaux d’électrode à haute densité d’énergie pour accumulateurs Na-ion / High energy density electrode materials for Na-ion batteries

Offre de thèse de doctorat / PhD offer

Matériaux d’électrode à haute densité d’énergie pour accumulateurs Na-ion

High energy density electrode materials for Na-ion batteries

Localisation : Toulouse ; Montpellier (France)

Financement : Institut Carnot ( www.carnot-chimie-balard-cirimat.fr)

Encadrants :
P. Rozier (CIRIMAT, Toulouse) rozier chimie.ups-tlse.fr
R. Berthelot (ICGM, Montpellier) romain.berthelot umontpellier.fr

Description

Ce projet de recherche concerne la synthèse par chimie du solide et chimie douce, la caractérisation structurale et l’étude des propriétés électrochimiques de nouveaux matériaux d’électrode positive pour batteries au sodium. Il sera développé en co-direction entre le CIRIMAT (Toulouse) et l’ICGM (Montpellier).

Dans le cadre de la politique sur la transition énergétique et afin de répondre à la demande croissante en stockage de l’énergie renouvelable, les accumulateurs sodium-ion apparaissent comme l’alternative la plus prometteuse pour remplacer les accumulateurs Li-ion et gagner en coût et sécurité notamment. Au niveau national dans le cadre du Réseau sur le Stockage Electrochimique de l’Energie (www.energie-rs2e.com/fr) et européen dans le cadre de l’Institut Européen de Recherche Alistore (www.alistore.eu) les recherches sur ces accumulateurs débutées dans les années 2010 ont permis d’aboutir à la réalisation du premier prototype mondial et entrainé à l’initiative du CNRS la création de la société Tiamat (www.tiamat-energy.com) en 2017.

Dans cette dynamique et afin de proposer une deuxième génération de prototype visant une augmentation significative de la densité d’énergie, le projet proposé vise à développer de nouveaux matériaux d’électrode positive principalement issus de la famille de composés dits « lamellaires » NaxMO2 (M= Métal de transition) dont la versatilité des compositions accessibles rend possible le contrôle des paramètres régissant leur comportement électrochimique. L’expertise développée depuis de nombreuses années sur leur homologue au lithium sera transférée au système base Na afin d’optimiser la sélection des matériaux. Différents protocoles de synthèse seront développés de façon à augmenter les domaines de solutions solides et gouverner l’aspect microstructural des matériaux les plus prometteurs. Le comportement électrochimique en configuration ½ cellules puis batteries complète sera testé et les mécanismes liés à l’échange réversible de sodium étudiés par l’utilisation de techniques de caractérisation in operando présentes dans les deux laboratoires partenaires ou au travers des plateformes de caractérisation disponibles au sein du RS2E.

Candidat
Le contrat de trois ans débutera en octobre 2019 avec un salaire mensuel brut autour de 1850€.

Les candidats doivent être titulaires d’un Master en Sciences des Matériaux avec une bonne connaissance en chimie du solide et techniques de caractérisations. Des compétences en matériaux pour le stockage de l’énergie seront un plus. A noter que la formation aux techniques spécifiques à ce projet sera assurée soit en interne aux sein des laboratoires partenaires soit dans le cadre de différentes « école d’été ».

Candidature

CV (2 pages incluant le nom de deux référents) ) et lettre de Motivation sont à adresser avant le 30 juillet à P. Rozier (rozier chimie.ups-tlse.fr) et R. Berthelot (romain.berthelot umontpellier.fr)

Mot clés : Chimie du solide ; Cristallochimie ; Sciences des Matériaux ; accumulateurs ; Stockage de l’énergie


High energy density electrode materials for Na-ion batteries

Location: Toulouse ; Montpellier (France)

Funded by: Institut Carnot (https://www.instituts-carnot.eu/fr/institut-carnot/chimie-balard-cirimat)

Supervisors:
P. Rozier CIRIMAT (Toulouse) rozier chimie.ups-tlse.fr
R. Berthelot ICGM (Montpellier) romain.berthelot umontpellier.fr

Description

A PhD Studentship is available to investigate novel materials as positive electrodes for Na-ion batteries. It involves material synthesis using solid state routes and soft chemistry ones, structure determination and electrochemical characterizations. The works will be carried out at both CIRIMAT (www.cirimat.cnrs.fr) and ICGM (www.icgm.fr).

To answer the growing need for energy storage, sodium based batteries are the most promising alternative to Li-ion systems to insure lower prices and increased safety. In the frame of the French initiative on electrochemical storage of energy (www.energie-rs2e.com/fr) and of the European Research Institute Alistore (www.alistore.eu), researches started back to 2010 allowed the realization of the first prototype of Na-ion batteries leading in 2017 to the creation of the start-up Tiamat (www.tiamat-energy.com).

To propose a second generation of Na-ion batteries with increased energy density, the proposed project aims at studying new positive electrode materials mainly belonging to the “layered family” with general formulae NaxMO2 (M= transition metal) for which the wide range of accessible chemical compositions allows the fine tuning of parameters governing the electrochemical behavior. The know-how already widely developed for Li based homologous will be transferred to Na system to optimize the selection of best materials. Synthesis processes will be developed to increase solid solution homogeneity range and to master microstructural features of most promising materials. The electrochemical behavior will be studied in half cells and full cells and mechanism associated to the reversible exchange of Na studied by the use of in operando characterization techniques located at both hosting laboratories and through platforms shared in the frame of RS2E.

Requirements
The three-year studentship is tenable from October 2019 (or shortly afterwards) with a gross salary about 1850€/month.

Candidates should have a degree in Materials Sciences; Chemistry or related discipline. Skills in materials for electrochemical storage of energy will be appreciated.

The fellow will be trained on techniques to characterize the electrochemical behavior of the material in the hosting labs or via different summer schools.

How to apply?
A two-page CV (with names of two references) and a covering letter should be emailed to the supervisors
Apply before july 30th 2019

Keywords: solid state chemistry, material science, batteries, energy storage