Topic description
Les batteries aqueuses constituent une alternative plus écologique aux batteries Li-ion actuelles. Malheureusement, l'eau n'est thermodynamiquement stable que dans une fenêtre de potentiel très étroite de seulement 1,23 V, ce qui se traduit par une faible densité d'énergie. L'utilisation d'électrolytes aqueux concentrés (électrolytes aqueux Water-In-Salt (WISE)) permet d'augmenter considérablement la fenêtre de potentiel des batteries Li aqueuses, jusqu'à 3 V. Cependant, les batteries aqueuses basées sur des électrolytes WISE souffrent de plusieurs problèmes conduisant à des défaillances électrochimiques telles que l'autodécharge, l'évolution du pH, des réactions parasites et la formation d'interfaces instables. Il y a donc un fort besoin de comprendre la réactivité dans les électrolytes concentrés. Dans le cadre du projet ANR AQUABATT, nous aborderons ces questions en utilisant une approche globale combinant différentes techniques de caractérisation avancées. Le doctorant abordera ces limitations en fournissant une approche complète de la réactivité en fonction de la concentration en sel. L'étudiant combinera des mesures électrochimiques avec les spectroscopies infrarouge et RMN pour élucider la structure de solvatation des solutions. La nature de l'interface entre l'électrolyte et l'électrode et les mécanismes d'oxydoréduction dans les électrodes seront étudiés au moyen de la spectroscopie infrarouge synchrotron operando et de la spectroscopie d'absorption des rayons X operando (XAS) respectivement.
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One greener alternative to current Li-ion batteries are aqueous batteries. Unfortunately, water is thermodynamically stable in a very narrow potential window of only 1.23 V, resulting in poor energy efficiency. Using concentrated aqueous electrolytes (Water-In-Salt aqueous Electrolytes (WISEs)), a significant increase in the potential window of aqueous Li batteries up to 3 V can be achieved. Yet, aqueous batteries based on WISE electrolytes suffer from several issues leading to electrochemical failure such as self-discharge, pH evolution, parasitic reactions and instable interfaces layers. There is thus a strong need to understand the reactivity in concentrated electrolytes. In the frame of the ANR project AQUABATT, we will address these issues using a comprehensive approach combining different advanced characterization techniques. The PhD student will address these limitations by providing a comprehensive approach of the reactivity as function of salt concentration. The student will combine electrochemical measurements with infrared and NMR spectroscopies to elucidate the solvation structure of the solutions. The nature of the interface between the electrolyte and the electrode and bulk redox mechanisms in electrodes will be investigated by means of synchrotron operando infrared spectroscopy and operando X-Ray Absorption Spectroscopy (XAS) respectively.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Fondamentale
Département : Institut rayonnement et matière de Saclay
Service : Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie
Laboratoire : Laboratoire d’étude des éléments légers
Date de début souhaitée : 01-11-
Ecole doctorale : Sciences Chimiques: Molécules, Matériaux, Instrumentation et Biosystèmes (2MIB)
Directeur de thèse : GAUTHIER Magali
Organisme : CEA
Laboratoire : DRF/IRAMIS/NIMBE/LEEL
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Funding category
Public/private mixed funding
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