Description du poste
**Objectif** : étudier expérimentalement l’influence de la pression de compactage lors du procédé de fabrication d’électrolytes solides sur la microstructure résultante.
**Contexte :** Les batteries tout-solide sont des dispositifs de stockage d’énergie électrochimique dans lesquels l’ensemble des composants actifs, y compris l’électrolyte et les électrodes, sont à l’état solide. Contrairement aux batteries lithium-ion (LIB) conventionnelles qui utilisent un électrolyte liquide, ces batteries intègrent un électrolyte solide qui, lorsqu’il est inorganique, est normalement densifié par compaction à froid. Un des enjeux majeurs pour leur développement est la mise en oeuvre de ces electrolytes qui peuvent avoir des propriétés thermomécaniques très différentes selon les matériaux utilisés. De plus, la microstructure de l’électrolyte et la surface de contact avec les électrodes ont une influence importante sur les performances électrochimiques des batteries tout-solide.
Le projet CANELES, mené conjointement par les laboratoires I2M et ICMCB, se propose d’étudier l’influence des paramètres du procédé de compaction sur le comportement électrochimique et mécanique des électrolytes solides, via l’étude du comportement mécanique. Les échantillons sous forme de pastilles seront fabriqués par compaction de la poudre d’électrolyte solide à différentes pressions, et l’évolution de la conductivité ionique au cours du compactage sera mesurée. La microstructure sera caractérisée avant et après le compactage afin d’observer comment la pression influence la porosité, la forme des particules et le développement de l’endommagement des particules. Pour cela, les techniques envisagées sont principalement des analyses au microscope électronique à balayage, et la tomographie. À terme, ces expériences permettront d’établir des relations entre la pression de compactage, l’évolution microstructurale et la conductivité ionique. Le projet adopte une approche multi-échelle pour explorer la correlation (le lien) entre le comportement mécanique des matériaux électrolytiques solides lors de la densification par pressage à froid et leurs propriétés ioniques.
Le stage portera spécifiquement sur l’impact macroscopique de la pression de compactage sur la conductivité ionique, en s’appuyant sur des développements récents dans le projet, et notamment un montage expérimental permettant de coupler mesures d’impédance électrochimique, mesures de force et de déplacement de compaction. Trois classes de matériaux aux propriétés mécaniques et électrochimiques différentes sont étudiées : les oxydes à structure NASICON, les halogénures métalliques et les sulfures de type argyrodite.
**Sujet du stage :** Le but du stage est d’étudier le procédé de compaction permettant de fabriquer des électrolytes solides. Les grands axes de ce travail sont :
* Travail bibliographique pour identifier les différentes approches pertinentes.
* Travail expérimental : essais de compaction avec mesures multimodal