Topic description
Aujourd’hui, l’électronique portable et les véhicules électriques sont alimentés par des batteries Li-ion (LIBs), qui combinent, autant que possible, énergie, puissance, légèreté et rapidité de recharge. La croissance exponentielle du marché des LIBs entraîne un déséquilibre entre la chaîne d’approvisionnement et la demande pour ses ressources. Au-delà de l’inquiétude géopolitique liée aux ressources en Li, se pose en effet la question de la criticité des métaux des matériaux d’électrode positive utilisés dans les LIBs. Ceci explique l’urgence de développer des chimies alternatives aux LIBs au niveau européen, et français notamment. Les batteries K-ion (KIBs) pourront combiner à terme : i) densité d'énergie (E°(K+/K) = -2.95V vs. SHE), ii) densité de puissance (conductivité ionique élevée dans les électrolytes et dans les matériaux d’électrode de type analogues des Bleus de Prusse, PBA), iii) abondance des éléments constitutifs des matériaux d'électrode (sans Co, Ni et Li), iv) moindre coût (utilisation de précurseurs disponibles et de collecteurs de courant Al aux deux électrodes), v) sécurité lors du stockage et transport (à 0 V) et vi) développement industriel possible rapidement.
L'objectif de cette thèse est de développer des couches d'interfaces conformes à haute conductivité électronique et stables dans le temps directement sur les matériaux d'électrodes positives dans le but d'améliorer la stabilité (durée de vie) et d'optimiser la faible conductivité électronique de ces matériaux.
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Portable electronics and electric vehicles are nowadays powered by Li-ion batteries (LIBs), which combine energy, power, lightweight, and fast charging. The exponential growth of the LIB market is leading to an imbalance between the supply chain and the demand for its resources. In addition to geopolitical concerns related to lithium resources, the use of critical elements in positive electrode materials also raises questions about the environmental impact and long-term development of LIBs. Consequently, there is an urgent need to develop alternative systems to LIBs at the European level, and particularly in France. K-ion batteries (KIBs) would eventually combine several promising features: (i) high energy density (E°(K+/K) = -2.95V vs. SHE), (ii) high power density (high ionic conductivity in organic electrolytes and in Prussian Blue Analogue (PBA) electrode materials), (iii) utilisation of Co- and Ni-free electrode materials, (iv) possible use of Al current collectors at both electrodes, (v) safety during storage and transport (at 0 V), and (vi) possible rapid industrial development.
The objective of this thesis is to develop conformal interface layers with high electronic conductivity and long-term stability directly on positive electrode materials in order to improve stability (life cycle) and optimize the low electronic conductivity of these materials.
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Pôle fr : Direction de la Recherche Technologique
Pôle en : Technological Research
Département : Département Nouvelle-Aquitaine (CTREG)
Laboratoire : Autre
Date de début souhaitée : 01-02-
Ecole doctorale : Ecole Doctorale des Sciences Chimiques (EDSC)
Directeur de thèse : LE CRAS Frédéric
Organisme : CEA
Laboratoire : DRT/DEHT/STB/LM
Funding category
Public/private mixed funding
Funding further details
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