Job offer

European Commission; France; Sur place; EUR 30 000 - 40 000; Plein temps

Résumé du poste

Le Laboratoire de Chimie de l'ENS Lyon recherche un candidat pour une thèse sur le design d'électrolytes pour batteries lithium-ion. Le poste implique la recherche sur des liquides ioniques, l'optimisation de leurs propriétés et l'évaluation de leur impact environnemental. Le candidat idéal aura un Master en Chimie et une expérience en laboratoire, avec un fort intérêt pour la recherche interdisciplinaire.

Qualifications

• Expérience en laboratoire de recherche souhaitée.
• Maîtrise de l'anglais scientifique requise.
• Intérêt pour la recherche interdisciplinaire.

Responsabilités

• Concevoir et formuler des liquides ioniques pour batteries lithium-ion.
• Optimiser les propriétés des électrolytes et évaluer leur compétitivité économique.
• Caractériser les propriétés électrochimiques des nouveaux électrolytes.

Connaissances

Rigueur

Autonomie

Capacités de communication

Formation

Master en Chimie, Génie chimique, Sciences des matériaux ou Génie des matériaux

Description du poste

Laboratoire de Chimie, ENS Lyon, UMR 5182 ENS-CNRS-UCBL

23 Jun 2025 - 22:00 (UTC)

La thèse proposée s’inscrit dans le cadre du Laboratoire Commun AMIE, récemment créé par le Laboratoire de Chimie de l’ENS de Lyon et la société ITEN également basée dans la région lyonnaise. Le candidat sera ainsi amené à conduire ses recherches au sein des deux entités. Ce travail, supporté par un financement CIFRE de l’ANRT, s’intégrera en particulier au sein de l’axe dédié au design de l’électrolyte.

En effet, les électrolytes jouent un rôle central dans le fonctionnement des batteries en assurant le transport des ions entre l’anode et la cathode au cours des cycles de charge et de décharge. Leur composition chimique influence des paramètres clés tels que la durée de vie, la sécurité et la plage de température de fonctionnement. Un électrolyte performant doit permettre un transfert ionique efficace tout en restant stable face aux potentiels redox des matériaux d’électrodes, qui peuvent être à la fois très bas à l’électrode négative et très élevés à l’électrode positive, d’autant plus que la cellule a une forte densité d’énergie. L’électrolyte contribue également à limiter des phénomènes indésirables comme les réactions électrochimiques parasites, la formation de dendrites de lithium dans certains systèmes à bas potentiel, ou encore les risques de dégradation chimique à haute température.

Parmi les électrolytes actuellement à l’étude, les liquides ioniques se détachent par leurs caractéristiques prometteuses. Non volatils, peu inflammables et stables sur une large fenêtre électrochimique, ils offrent une alternative plus sûre aux électrolytes organiques conventionnels. Leur nature ionique favorise un bon transport des charges et permet d’envisager des batteries plus durables et performantes.

Responsabilités principales :

1. Concevoir et formuler des liquides ioniques contenant des sels de lithium spécifiquement adaptés à une utilisation comme électrolytes pour batteries lithium-ion.
2. Optimiser les propriétés clés des électrolytes :
   • Capacité de solvatation efficace des ions lithium
   • Faible viscosité et conductivité ionique élevée
   • Large fenêtre de stabilité électrochimique
   • Bonne stabilité thermique
   • Compatibilité physico-chimique avec les matériaux des électrodes et de la batterie
3. Intégrer des critères de durabilité dans la conception :
   • Réduction de l’impact environnemental des liquides ioniques
   • Sélection de composants sûrs, non toxiques et biodégradables si possible
4. Évaluer la compétitivité économique des formulations proposées :
   • Réduction des coûts de production
   • Utilisation de précurseurs disponibles et bon marché
5. Valider les performances des nouveaux électrolytes en conditions réelles ou simulées de fonctionnement de cellules et/ou batteries prototypes.
6. Étudier la solubilité des sels de lithium dans des liquides ioniques :
   • Méthodes thermodynamiques basées sur la calorimétrie : DSC, Fast-DSC, ITC
   • Énergétique de la dissolution mesurée par calorimétrie
7. Mesurer la viscosité des électrolytes :
   • Utilisation de viscosimètres à chute de bille et à rotor
   • Étude de la viscosité dans les plages de température des batteries
8. Évaluer la stabilité thermique :
   • Analyses thermogravimétriques (ATG) avec rampes de température
   • Tests de stabilité à long terme sous différents paliers thermiques
9. Caractériser les interactions électrolyte/matériaux de la batterie :
   • Mesure de la tension de surface et de l’angle de contact
   • Imagerie et spectroscopie pour l’analyse des interfaces
10. Caractériser les propriétés électrochimiques des nouveaux électrolytes :
    • Définir la fenêtre de stabilité électrochimique par rapport au système redox Li/Li+
    • Mesurer la conductivité ionique en fonction de la température
    • Mesurer le nombre de transport en fonction de la température
11. Évaluer l’impact environnemental des électrolytes :
    • Utilisation d’outils de prévision d’impact environnemental
    • Analyses de cycle de vie (ACV) des formulations développées

Le/la candidat(e) doit être titulaire d’un Master (ou diplôme équivalent) en Chimie, Génie chimique, Sciences des matériaux ou Génie des matériaux, avec une solide formation théorique et expérimentale. Une expérience en laboratoire de recherche, notamment en matériaux, procédés chimiques ou caractérisations physico-chimiques, est un atout. Le/la candidat(e) doit faire preuve de rigueur, d’autonomie, de bonnes capacités de communication (écrite et orale) et d’un intérêt pour la recherche interdisciplinaire. La maîtrise de l’anglais scientifique est requise.

Number of offers available : 1
Company/Institute : Laboratoire de Chimie, ENS Lyon, UMR 5182 ENS-CNRS-UCBL
Country : France
City : Lyon