Description

Le besoin urgent de solutions de stockage d’énergie plus sûres, à plus haute densité énergétique et plus durables a intensifié les recherches sur les batteries solides à base de lithium de nouvelle génération (LiSSB), qui se présentent sous la forme de cellules en poche multi-empilées, composées de la superposition de plusieurs empilements simples. Une cellule simple comprend une couche de lithium métallique pur comme électrode négative (ou anode), un film d’électrolyte solide et une couche d’électrode positive composite (ou cathode). Alors que l’état de l’art sur l’architecture à empilement unique reste limité à l’échelle académique, les recherches sur les LiSSB multi-empilées sont encore plus rares et principalement restreintes aux acteurs industriels, laissant la complexité des architectures multi-empilées largement inexplorée.
Pour combler cette lacune, une corrélation systématique des mécanismes opérationnels et de défaillance entre les cellules à empilement unique et multi-empilées est essentielle pour identifier les paramètres critiques régissant les performances des batteries.

L’approche scientifique s’articule autour d’objectifs clés avec la conception, l’assemblage et l’optimisation de LiSSB fonctionnelles à empilement unique et multi-empilées, adaptées à l’imagerie neutronique ; et l’utilisation de la laminographie in situ par neutrons et rayons X synchrotron pour visualiser et quantifier les dommages et les modes de défaillance au sein des cellules. La laminographie (une généralisation de la tomographie) est particulièrement adaptée aux échantillons de batteries solides et devrait offrir la meilleure qualité d’image (par exemple, une réduction des artefacts par rapport à la tomographie). Le projet proposé s’appuie sur nos travaux pionniers déjà menés sur ce sujet, incluant des expériences de preuve de concept réussies sur les lignes de faisceau ILL NeXT et ESRF ID19, qui ont démontré la faisabilité des tests mécaniques in situ et de la visualisation 3D des dommages dans les cellules LiSSB.

Compétences requises

Des compétences en caractérisations électrochimiques et physico-chimiques sont requises. De plus, des compétences en imagerie X ou Neutron seront également appréciées.

Bibliographie

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Mots clés

Electrochimie, Batterie, Laminographie, Imagerie