Postdoc Développement de Nouvelles Batteries Aqueuses à Base de Zinc H/F

CNRS

Le/la post-doctorant(e) participera au développement d'une nouvelle génération de batteries basées sur la chimie des piles alcalines, dans la continuité d'un proof of concept élaboré en 2024-2025 dans le cadre d'une prématuration soutenue par le CNRS Innovation. L'objectif principal du projet est de démarrer la phase de prototypage et d'aboutir à la conception d'une batterie capable de remplacer, sur le long terme, les batteries auxiliaires de type plomb-acide AGM.
Dans ce cadre, le/la post-doctorant(e) aura pour missions :
- Développer et optimiser différents types d'électrodes, notamment par électrode casting ou via des électrodes autoportées (self-standing electrodes) élaborées à partir de matrices polymères (chitosane, CMC).
- Étudier et formuler des électrolytes additivés, capables de moduler l'activité de l'eau et, par conséquent, la sphère de coordination du zinc.
- Concevoir et mettre en oeuvre une couche organique d'ingénierie à la surface du zinc, jouant un rôle de barrière protectrice, et en évaluer l'efficacité à différentes températures.
- Assembler et tester des cellules électrochimiques (coin-cells et prototypes de plus grande capacité) et contribuer à la mise au point d'une cellule ciblant une capacité d'environ 1 Ah, en vue d'un format pouch cell ou cylindrique.
- Caractériser les matériaux et interfaces par des techniques structurales, électrochimiques et chimiques (incluant RMN si possible).
- Analyser, interpréter et valoriser les résultats, en étroite collaboration avec l'équipe du laboratoire CSE (UMR 8260).
Le/la candidat(e) retenu(e) travaillera au sein du laboratoire CSE (UMR 8260) et évoluera dans un environnement pluridisciplinaire, associant électrochimie, science des matériaux et ingénierie des systèmes énergétiques.

Activités
L'offre inclut la caractérisation et l'étude des électrodes, la préparation des électrolytes, l'assemblage des cellules et leur vieillissement, en s'appuyant sur différentes techniques physico-chimiques et électrochimiques. La chimie d'interface et sa stabilité seront examinées à l'aide de méthodes électrochimiques et spectroscopiques telles que la voltampérométrie cyclique (en oxydation et en réduction), le cyclage galvanostatique, le suivi de la résistance au cours du cyclage.

Les activités principales comprendront notamment :
Dépôt et analyse du zinc à différentes températures
Étude de la formation de la SEI en présence d'additifs organiques, sur substrat de zinc métallique comme sur fibres de carbone
Fabrication d'électrodes sèches (dry electrodes)
Développement de revêtements polymériques sur zinc visant à améliorer l'efficacité des processus de dépôt et de dissolution (stripping)

Outils analytiques disponibles au laboratoire :
X-ray Photoelectron Spectroscopy (XPS)
Scanning Electron Microscopy (SEM)
X-ray Diffraction (XRD)
Transmission Electron Microscopy (TEM)
Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry (ICP-MS)
Thermal Gravimetric Analysis (TGA)
Accès à de nombreuses autres plateformes et équipements via le RS2E (Réseau sur le Stockage Électrochimique de l'Énergie)

Compétences
Doctorat obtenu, idéalement dans le domaine des batteries aqueuses ou dans une discipline étroitement liée.
Solide bagage pluridisciplinaire, incluant des compétences en science des matériaux et en électrochimie.
Maîtrise approfondie des processus d'électrodéposition et des phénomènes d'interface, appliqués notamment aux métaux tels que le zinc.
Capacité à étudier et analyser le dépôt du zinc à différentes températures, et à identifier les conditions expérimentales menant à la formation de structures dendritiques.
Compétences en caractérisation avancée des matériaux et analyse des interfaces (techniques électrochimiques, spectroscopiques et microscopiques).
Aptitude à intégrer et évaluer les optimisations développées au sein d'une cellule prototype haute puissance, en collaboration avec l'équipe du Hub Énergie à Amiens (Dr Mathieu Morcrette).
Excellentes compétences organisationnelles, autonomie scientifique et rigueur expérimentale.
Très bonne maîtrise de l'anglais, écrit et oral, pour interagir avec les partenaires du projet et valoriser les résultats (réunions, rapports, publications).

Contexte de travail

La majeure partie du travail sera réalisée au laboratoire Chimie du Solide et Énergie au Collège de France, à Paris. Quelques déplacements dans d'autres laboratoires du réseau RS2E sont à prévoir en fonction des besoins du projet.
La majeure partie du travail sera réalisée au laboratoire Chimie du Solide et Énergie au Collège de France, à Paris. Quelques déplacements dans d'autres laboratoires du réseau RS2E sont à prévoir en fonction des besoins du projet.