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Univ. Paris-Saclay
Post-doc 2019 "Science des matériaux - chimie" : Electrodes négatives nanostructurées pour batteries magnésium-ion  

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Contrat Post-doctoral d'un an à partir du 01/10/2019 en "Science des matériaux - chimie" sur contrat ANR, au NIMBE/LEELau CEA Saclay (911190 Gif sur Yvette, France), sur le sujet :

Electrodes négatives nanostructurées pour batteries magnésium-ion

Le sujet s’inscrit dans un projet ANR portant sur le développement d’électrodes négatives pour les accumulateurs électrochimiques magnésium (Mg)-ion. Le magnésium apparaît comme une excellente alternative au lithium en raison de sa forte capacité spécifique, son faible coût, son abondance sur Terre et sa faible réactivité. Cependant, les électrolytes conventionnels interagissent fortement avec le magnésium métallique pour former une couche de surface bloquante à la surface du Mg métallique, inhibant les réactions électrochimiques réversibles. Une solution intéressante pour pallier à ce problème est le remplacement de l’électrode en Mg métallique par un matériau compatible avec des solvants et solutions électrolytiques présentant de larges fenêtres de stabilité électrochimique. Les composés d’alliages avec le Mg possèdent une stabilité appropriée dans les électrolytes classiques, des potentiels légèrement plus élevés que le Mg métallique pur mais des capacités spécifiques plus faibles. Dans le cadre d’un projet ANR, le laboratoire LEEL développe de nouveaux composés d’alliage pour ces batteries et cherche à les nanostructurer afin de résoudre les problèmes d’expansion volumique et de diffusion lente des ions lors de l’alliage avec le Mg.

Dans ce projet, le/la post-doctorant(e) sera en charge dans un premier temps de la compréhension fondamentale de la réactivité vis-à-vis des électrolytes des alliages développés au laboratoire via notamment des mesures par impédance et XPS. Dans un deuxième temps, il s’agira d’optimiser les formulations d’électrode et d’électrolyte via la comparaison systématique des performances en demi-cellule. Finalement,  des cellules complètes Mg-ion seront réalisées avec les meilleurs couples électrode/électrolyte.

Diplôme requis: Doctorat en science des matériaux ou chimie.

Contact : Magali Gauthier, NIMBE/LEEL


Nanostructured negative electrodes for magnesium-ion batteries
 
The subject is part of an ANR project on the development of negative electrodes for magnesium (Mg)-ion batteries. Magnesium is an excellent alternative to lithium due to its high specific capacity, low cost, abundance on Earth and low reactivity. However, conventional electrolytes interact strongly with metallic magnesium to form a blocking layer on the surface of metallic Mg, inhibiting reversible electrochemical reactions. An interesting solution to overcome this problem is to replace the Mg metal electrode with a material compatible with electrolyte solutions having a large electrochemical stability window. Interestingly, Mg alloy compounds have adequate stability in conventional electrolytes, slightly higher potentials than pure metallic Mg with however lower specific capacities than Mg. As part of an ANR project, the LEEL laboratory develops new alloy compounds for Mg batteries in the form of nanostructured electrodes to overcome volume expansion and slow diffusion of ions during the alloying with Mg.

In this project, the postdoctoral associate will first be in charge of the fundamental understanding of the reactivity towards the electrolyte of the alloys developed in the laboratory, notably through impedance spectroscopy and XPS. Secondly, the postdoctoral associate will deal with the electrode and electrolyte formulation’s optimization with a systematic comparison of electrochemical performances in half-cell. Finally, full Mg-ion cells will be made with the better electrode/electrolyte combination.

Qualification required: PhD in materials science or chemistry

Contact : Magali Gauthier, NIMBE/LEEL

M. Gauthier, dépêche du 27/02/2019

 

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