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Univ. Paris-Saclay

Les sujets de thèses

5 sujets IRAMIS

Dernière mise à jour : 11-08-2020


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• Chimie physique et électrochimie

 

Approche expérimentale de la diffusion multi-échelle du Li dans les électrolytes composites de matériaux céramique type Grenat LLZO et polymères destinés aux batteries tout solide

SL-DRF-20-0561

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire d’étude des éléments légers (LEEL)

Saclay

Contact :

Saïd Yagoubi

Thibault CHARPENTIER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Saïd Yagoubi
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEEL

+ 33 1 69 08 42 24

Directeur de thèse :

Thibault CHARPENTIER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

33 1 69 08 23 56

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/said.yagoubi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/leel/

Voir aussi : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

Depuis 1991, date du début de leur première commercialisation, les batteries lithium-ion, largement présentes dans notre vie quotidienne, ont connu des progrès mais aucune rupture technologique majeure n’a cependant été enregistrée depuis lors. Les usages envisagés pour le futur, tels les véhicules électriques nécessiteront pourtant l’emploi d'une batterie différente, disposant d’une plus grande densité d'énergie, d’un faible coût de fabrication et dépourvue de risque environnemental comme l’auto-inflammation ou la fuite d’électrolytes. Face à ces exigences, les batteries nouvelles génération « tout solide » utilisant un électrolyte solide composite céramique/polymère combiné à l’anode Li peuvent apporter des solutions et répondre aux besoins accrus en sources d’énergie. Les verrous à lever pour permettre le développement de la technologie batteries "tout solide" résident essentiellement dans la recherche de nouveaux électrolytes solides composites chimiquement stables et ayant de bonnes performances électrochimiques (conduction cationique proche du 1mS.cm-1 à température ambiante et large fenêtre de stabilité électrochimique). Une large part de cette thèse sera consacrée à l’élaboration des matériaux d’électrolytes solides composites et à l'optimisation des interfaces céramique/polymère et électrolyte composite/électrode. La combinaison de techniques de caractérisation multi-échelle électrochimique, structurale, spectroscopique et de microanalyse nucléaire permettra d’approfondir la compréhension de la dynamique du Li+ à travers les réseaux structurés des matériaux de la batterie.



Mots clés : électrolyte solide, garnet LLZO, polymère, composite LLZO/polymère, batterie tout solide, interfaces, caractérisation multi-échelle de la dynamique de Li+, lithium métal et dendrite, performance électrochimique, RMN du solide, diffraction RX/neutrons, analyse par faisceaux d’ions.

Catalyseurs supportés en puce microfluidique.

SL-DRF-20-0450

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Florent Malloggi

Jean-Philippe RENAULT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Florent Malloggi
CEA - DSM/IRAMIS/NIMBE/LIONS

+3316908 6328

Directeur de thèse :

Jean-Philippe RENAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 50

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/florent.malloggi/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

L’objectif de ce sujet est de contribuer au développement d'une plateforme légère et généraliste pour étudier l’influence de la porosité et de la nature du support sur des réactions catalytiques supportées d’intérêt.
Chimie théorique pour la conception de biosondes innovantes au xénon basées sur la résonance Magnétique Nucléaire.

SL-DRF-20-0976

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM)

Saclay

Contact :

Jean-Pierre DOGNON

Patrick BERTHAULT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Jean-Pierre DOGNON
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE

+33 1 69 08 37 14

Directeur de thèse :

Patrick BERTHAULT
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

+33 1 69 08 42 45

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/patrick.berthault/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

La résonance magnétique nucléaire (RMN) du xénon-129 combinée à une hyperpolarisation de spin par pompage optique a récemment donné lieu à une imagerie moléculaire de haute sensibilité et utilisable sur des tissus biologiques profonds. Le laboratoire est un des pionniers dans ce domaine. L'approche consiste à utiliser des systèmes moléculaires capables d'encapsuler de manière réversible le gaz rare. Ces molécules hôtes possèdent une antenne de reconnaissance d’un récepteur biologique ou d’un analyte, et la grande variation de la fréquence de résonance du xénon encapsulé donne lieu à une imagerie spectroscopique de haute sensibilité. Un projet a été récemment financé par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR) avec pour objectif de concevoir des biosondes pour la mesure du pH extracellulaire. La modification locale du pH est un paramètre clé dans différentes pathologies telles que les cancers. A cet effet, l'approche numérique de ce projet de thèse est structurée à différentes échelles avec pour objectifs de calculer le déplacement chimique du xénon dans les édifices hôtes, de comprendre son origine et de développer des modèles prédictifs (mécanique quantique relativiste) mais aussi de simuler les phénomènes d’échanges du xénon (dynamique moléculaire classique et ab initio), influant directement sur la sensibilité de la mesure RMN.
Etude par radiolyse du vieillissement d’accumulateurs Li-ion avec une anode en silicium

SL-DRF-20-0517

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Interdisciplinaire sur l’Organisation Nanométrique et Supramoléculaire (LIONS)

Saclay

Contact :

Nathalie HERLIN

Sophie LE CAER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Nathalie HERLIN
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LEDNA

0169083684

Directeur de thèse :

Sophie LE CAER
CNRS - DRF/IRAMIS/NIMBE/LIONS

01 69 08 15 58

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/sophie.le-caer/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lions/

Les problèmes environnementaux dus à l'utilisation intensive de combustibles fossiles créent une pression toujours plus grande pour trouver des dispositifs de stockage d'énergie efficaces pour les sources d'énergie intermittentes. Dans ce contexte, les batteries lithium-ion sont très attrayantes, car elles présentent une densité d'énergie élevée et une durée de vie longue par rapport aux autres systèmes rechargeables.



Cela étant, ces batteries sont des systèmes très complexes et le défi de la présente thèse est d'utiliser une nouvelle approche, la radiolyse, pour effectuer des études de vieillissement accéléré. Cela permettra de trouver de nouveaux électrolytes, les plus robustes, en combinaison avec les matériaux d’anode à base de silicium les plus performants et qui pourront ensuite être utilisés dans les modèles prédictifs de comportement à plus long terme. Pour cela, la dégradation des électrolytes sera étudiée, ainsi que l’évolution conjointe des matériaux d’anode à base de silicium, dans le but de comprendre simultanément la réactivité aux interfaces et la réactivité due à l'électrolyte.
Profils métabolomiques par RMN à sensibilité augmentée, complémentarité à la Spectrométrie de Masse

SL-DRF-20-1037

Domaine de recherche : Chimie physique et électrochimie
Laboratoire d'accueil :

Service Nanosciences et Innovation pour les Materiaux, la Biomédecine et l’Energie (NIMBE)

Laboratoire Structure et Dynamique par Résonance Magnétique (LCF) (LSDRM)

Saclay

Contact :

Gaspard HUBER

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

Gaspard HUBER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

01 69 08 64 82

Directeur de thèse :

Gaspard HUBER
CEA - DRF/IRAMIS/NIMBE/LSDRM

01 69 08 64 82

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/gaspard.huber/

Labo : http://iramis.cea.fr/nimbe/lsdrm/

La métabolomique est la science qui a trait à l'analyse des métabolites, petites molécules (moins de 1500 Da) présentes dans les organismes. Elle permet de comprendre le fonctionnement de ces organismes, et de détecter, identifier voire quantifier des métabolites qui signent un état pathologique ou un stress particulier. La RMN est une technique complémentaire de la spectrométrie de masse (SM) pour analyser des mélanges complexes de métabolites. Cependant, du fait de sa faible sensibilité, la RMN n'est pas autant utilisée que la SM. Il existe différentes techniques d'augmentation du signal RMN. L'une d'elle tire parti des propriétés particulières du parahydrogène, un isomère de spins du gaz dihydrogène. Dernièrement, une méthode, nommée SABRE-Relay, fondée sur le parahydrogène a été inventée. Elle permet, en milieu aprotique, d'augmenter l’intensité des signaux RMN de toute molécule comportant au moins un proton labile.



La thèse comprend deux volets. D'une part, elle consiste à développer la méthodologie de la technique SABRE-Relay lorsqu'elle s'applique à des extraits métaboliques cellulaires ou à des biofluides, une grande proportion de métabolites comportant au moins un proton labile. L'objectif est de proposer de nouveaux profils métaboliques, complémentaires des profils classiques par RMN, pour une meilleure identification voire quantification des composés présents. D'autre part, la complémentarité de cette nouvelle approche avec la SM à haute résolution sera investiguée.

 

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