Thèse (h/f): investigation du stockage de charge dans des micro-supercondensateurs à base de mno₂ en présence de liquides ioniques

Informations générales

Intitulé de l'offre : Thèse (H/F) : Investigation du stockage de charge dans des micro-supercondensateurs à base de MnO₂ en présence de liquides ioniques
Référence : UPR8001-SARPEC-009
Nombre de Postes : 1
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : lundi 17 novembre 2025
Type de contrat : CDD Doctorant
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 5 janvier 2026
Quotité de travail : Complet
Rémunération : La rémunération est d'un minimum de 2300,00 € mensuel
Section(s) CN : 08 - Micro et nanotechnologies, micro et nanosystèmes, photonique, électronique, électromagnétisme, énergie électrique

Description du sujet de thèse

Le/la doctorant·e aura pour objectif d'élucider les mécanismes de stockage de charge de micro-supercondensateurs à base de MnO₂ lorsque ceux-ci sont couplés à des électrolytes en liquides ioniques (Na-based et apparentés). Il/elle s’attachera à distinguer et quantifier les contributions pseudocapacitifs et double-couche, en particulier dans une fenêtre de tension étendue au-delà de 2 V, afin d’identifier les conditions permettant d’atteindre des densités d’énergie élevées sans dégradation du matériau actif.
Pour cela, il/elle :
- synthétisera et optimisera au LAAS des électrodes poreuses Ni/MnO₂ adaptées aux liquides ioniques,
- évaluera, sur ces électrodes, des électrolytes innovants développés par PolyMAT (stabilité, fenêtre de potentiel, capacité, cyclabilité),
- mènera, en collaboration avec l'ICMAB, des caractérisations avancées (in situ / operando électrochimiques et spectroscopies) pour corréler structure locale, états d’oxydation du Mn et mécanismes de stockage de charge dans ces environnements ioniques.
Les résultats attendus contribueront directement à la conception de micro-supercondensateurs MnO₂ fonctionnant à haute tension et à faible coût dans le cadre du projet.

Contexte de travail

La thèse s’inscrit dans un projet interrégional franco-espagnol, TRANS-CAP, dédié au développement de micro-supercondensateurs MnO₂ haute tension, associant :
- LAAS-CNRS (Toulouse, France) – Laboratoire de référence en micro/nanotechnologies et stockage électrochimique, coordinateur du projet. Le/la doctorant·e sera basé·e au LAAS au sein de l’équipe MRS (Matériaux Réactifs et Stockage d'Énergie), avec accès aux plateformes de microfabrication (salle blanche) et de caractérisations physico-chimiques et électrochimiques.
- PolyMAT (Université du Pays Basque, Espagne) – Partenaire en charge de la formulation de liquides ioniques et ionogels Na-based. Le/la doctorant·e testera au LAAS ces électrolytes sur les électrodes développées localement, et réalisera des séjours scientifiques chez PolyMAT pour intégrer au mieux les électrolytes au système MnO₂.
- ICMAB (CSIC, Barcelone, Espagne) – Spécialiste des caractérisations avancées et analyses in situ / operando (XPS/HAXPES, XAS, EXAFS…). Le/la doctorant·e effectuera des missions à l'ICMAB pour conduire les études structurales et spectroscopiques sur les électrodes Ni/MnO₂ en présence de liquides ioniques.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Le/la doctorant·e réalisera des expériences en salle blanche et en laboratoire (microfabrication, dépôts, tests électrochimiques), avec manipulation encadrée de produits chimiques et d’électrolytes à base de liquides ioniques, ainsi que des caractérisations utilisant les rayonnements X. Ces activités nécessitent le respect strict des règles d’hygiène et de sécurité et une aisance en environnement expérimental. Des déplacements ponctuels chez les partenaires en Espagne sont à prévoir.