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Nanocomposites hybrides carbone/inorganiques comme matériaux d'électrode de systèmes de stockage d'énergie

Nanocomposites hybrides carbone/inorganiques comme matériaux d'électrode de systèmes de stockage d'énergie

Hybrid carbon/inorganic nanocomposites as electrode materials in energy storage systems

Proposition de thèse

Spécialité

Energétique et génie des procédés

Ecole doctorale

Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique

Directeur de thèse

BERTHON-FABRY Sandrine

Unité de recherche

Energétique et Procédés

Contact
Date de validité

01/10/2021

Site Web
Mots-clés

Stockage d'énergie, Matériaux d'électrode, nanocomposites

Energy storage, Electrode materials, nanocomposites

Résumé

Contexte et enjeux
Le contexte environnemental et économique actuel nous conduit à rechercher de nouveaux dispositifs industriels propres, fiables, de hauts rendements énergétiques. En fonction de l'application et des contraintes techniques (poids, encombrement, performances, durabilité…) divers systèmes sont employés mais des verrous technologiques restent à lever. Parmi les systèmes électrochimiques de stockage de l'énergie le choix du dispositif dépend des densités de puissance ou d'énergie demandées, de la fiabilité du système requis. Les matériaux composant les électrodes (nature, texture, structure, chimie de surface) ont un rôle majeur à jouer.
Dans ce cadre, Mines ParisTech propose un sujet de thèse consistant à élaborer, caractériser et à évaluer de nouveaux matériaux d'électrode de système de stockage d'énergie à base de carbone et d'oxyde métallique. Ces travaux s'appuieront sur une expertise du laboratoire développée depuis de nombreuses années tant sur ce type de matériaux que sur leurs applications en tant que matériau d'électrode (stockage ou conversion). Les travaux seront menés au centre PERSEE localisé à Sophia Antipolis (06) au sein du groupe Matpro (https://www.persee.minesparis.psl.eu/Accueil/Presentation/) et s'effectueront dans le cadre d'un projet collaboratif (ANR) impliquant d'autres laboratoires académiques.
L'étudiant(e) sera inscrit(e) pour l'obtention d'un doctorat PSL / MINES ParisTech dans l'école doctorale Ingénierie des Systèmes, Matériaux, Mécanique, Énergétique - ISMME à partir du 1er octobre 2021.

Objectifs scientifiques généraux :
1. élaboration et caractérisation physicochimique fine (ATG, MEB, BET, DRX, XPS…) de nouveaux matériaux composites d'électrode de type C/MOx répondant aux spécificités techniques de l'application
2. évaluation des performances électrochimiques de ces matériaux mis en œuvre en cellule test.

Approche – Méthodes : Les actions viseront :
1. à réaliser des matériaux nanostructurés hybrides d'électrode (carbone/oxyde métallique) par voie sol-gel, hydrothermale,..
2. à optimiser les procédés d'élaboration
3. à adapter la composition, la structure, la texture et l'état de surface du C/MOx afin d'améliorer les performances et le comportement au cours du cyclage
4. à évaluer et valider les solutions retenues en termes de performances et de durabilité.

Résultats attendus
1. Maîtrise des étapes de synthèse de l'électrode
2. Compréhension de l'influence des paramètres de synthèse sur les caractéristiques physico-chimiques, électrochimiques et durabilité du matériau final.

Context and challenges :
The current environmental and economic context leads us to look for new clean, reliable and energy-efficient industrial devices. Depending on the application and the technical constraints (weight, size, performance, durability...) various systems are used but there are still technological obstacles to be overcome. Among the electrochemical energy storage systems, the choice of the device depends on the power or energy densities required, the reliability of the system required. The materials making up the electrodes (nature, texture, structure, surface chemistry) have a major role to play.

In this context, Mines ParisTech proposes a Ph.D position consisting in developing, characterizing and evaluating new electrode materials for energy storage systems based on carbon and metal oxide. This work will be based on the expertise of the laboratory developed over many years both on these materials and on their applications as electrode material (storage or conversion). The work will be carried out at the PERSEE center located in Sophia Antipolis (06) within the Matpro group (https://www.persee.minesparis.psl.eu/Accueil/Presentation/) and will be carried out as part of a collaborative project (ANR) involving other academic laboratories.
The student will be registered for a PhD PSL / MINES ParisTech in the doctoral school Engineering Systems, Materials, Mechanics, Energy - ISMME from October 1, 2021.

General scientific objectives :
1. Elaboration and fine physicochemical characterization (ATG, SEM, BET, XRD, XPS...) of new C/MOx electrode composite materials responding to the technical specificities of the application.
2. Evaluation of the electrochemical performances of these materials used in the test cell.

Approach - Methods: The actions will aim at:
1. to realize hybrid electrode nanostructured materials (carbon/metal oxide) by sol-gel, hydrothermal methods,...
2. to optimize the elaboration processes
3. to adapt the composition, structure, texture and surface state of the C/MOx to improve performance and behavior during cycling
4. to evaluate and validate the selected solutions in terms of performance and durability.

Expected results
1. to master of the steps of electrode synthesis
2. to understand the influence of the synthesis parameters on the physico-chemical and electrochemical characteristics and durability of the final material.

Contexte

...

Encadrement

Un comité de suivi sera défini selon les règles de l'Ecole Doctorale.

Profil candidat

Profil type pour une thèse à MINES ParisTech: Ingénieur et/ou Master recherche - Bon niveau de culture générale et scientifique. Bon niveau de pratique du français et de l'anglais. Bonnes capacités d'analyse, de synthèse, d'innovation et de communication. Qualités d'adaptabilité et de créativité. Capacités pédagogiques. Motivation pour l'activité de recherche. Projet professionnel cohérent.

Pré-requis (compétences spécifiques pour cette thèse) :
Fortes compétences en chimie, en science des matériaux et en électrochimie. Bonne maitrise de l'anglais

POUR CANDIDATER
merci d'envoyer CV et lettre recommandation à
sandrine.berthon-fabry@mines-paristech.fr

Proven ability in experimental research, well organized and self-motivated, good communications skills both orally and written in English.

Good skills in chemistry, material sciences and electrochemistry.

TO APPLY:
please send CV + Letter of recommendation
to sandrine.berthon-fabry@mines-paristech.fr

Références

...

Type financement

Financement par crédits ANR

Document PDF

https://www.adum.fr/script/downloadfile.pl?type=78&ID=36431

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