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Paris-Saclay
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Univ. Paris-Saclay

Sujet de stage / Master 2 Internship

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Synthèse et caractérisation électrochimique d’une cathode type NASICON pour batteries tout solide

Spécialité : CHIMIE / Chimie des matériaux

Contact : Saïd Yagoubi / Remith Pongilat,
e-Mail : said.yagoubi@cea.fr / remith.pongilat@cea.fr,   Tel : +33 1 69 08 42 24
Laboratoire : NIMBE/LEEL

Stage pouvant se poursuivre en thèse : Oui
Durée du stage : 0-6 mois
Date limite de constitution de dossier : 30/03/2022

Résumé :

Sujet détaillé :
Projet scientifique :

Les batteries au lithium tout solide offrent les caractéristiques les plus souhaitables telles que la sécurité et des densités d'énergie plus élevées pour les systèmes de batteries de véhicules électriques. Les batteries à l'état solide tout en céramique se composent d'une cathode composite et d'un électrolyte solide, densifiés par co-frittage et empilés avec une anode métallique en lithium ou en silicium.[1] Dans cette étude, nous avons sélectionné un matériau actif Li3V2(PO4)3 (LVP) à base de NASICON pour les expériences électrochimiques en configuration de batterie tout solide. [2] Les matériaux d'électrolyte solide NASICON ont été signalés comme des meilleurs additifs de cathode en raison de leur large fenêtre de stabilité électrochimique ainsi que de leur compatibilité avec une variété de matériaux de cathode, y compris le NMC. [3] Étant donné que la cathode et l'électrolyte solide appartiennent à la famille de matériaux NASICON, nous nous attendons à de meilleures propriétés interfaciales et électrochimiques lors du cyclage à 3,8 V. Initialement, le matériau cathodique LVP sera synthétisé par la méthode sol-gel et à l'état solide. Les caractérisations physiques, y compris DRX, spectrométrie Raman et SEM, seront effectuées sur les matériaux synthétisés, suivies de caractérisations électrochimiques telles que le cyclage et l'analyse EIS. Les performances électrochimiques initiales du LVP seront effectuées dans des batteries lithium-ion à base d'électrolyte liquide. Dans la dernière étape, le LVP optimisé sera combiné à l'électrolyte NASICON pour explorer les performances de la batterie tout solide.
Les tâches suivantes seront effectuées :
• Synthèse du matériau de cathode NASICON Li3V2(PO4)3 avec revêtement en carbone
• Évaluation des performances électrochimiques des cellules
• Études exploratoires sur la batterie à l'état solide NASICON
Techniques utilisées : Tests de performances électrochimiques (cyclage galvanostatique, impédance, capacité de débit et cyclage à long terme) dans diverses configurations électrochimiques (pile bouton, cellules Swagelok et EL).

Bibliographie
[1] N. J. Taylor et al, Am. Ceram. Soc. Bull., 2019, 98, 7
[2] C. Liu et al, Energy Storage Mater, 2016, 4, 15
[3] S. Kobylianska et al, J. Electrochem. Soc., 2019, 166, A1920

Personnes à contacter : remith.pongilat@cea.fr and said.yagoubi@cea.fr
Techniques utilisées au cours du stage :
Synthèse solide-solide, Synthèse Sol-Gel, Cyclage galvanique, EIS, RAMAN, DRX, MEB

Mots clés : Batteries au Lithium, Chimie du solide, Matériaux type NASICON, performances électrochimiques

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