Thèse Recyclage des Piles Alcalines pour la Fabrication de Matériaux Destinés aux Batteries Zinc-Ion H/F

Université de Tours

Établissement : Université de Tours
École doctorale : Energie, Matériaux, Sciences de la Terre et de l'Univers - EMSTU
Laboratoire de recherche : Physico-Chimie des Matériaux et des Electrolytes pour l'Energie
Direction de la thèse : Nicolas BERTON ORCID 0000000185961772
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-04-09T23:59:59

Chaque année, des milliards d'unités de piles alcalines sont vendues dans le monde. Rien qu'en
France, ce chiffre atteignait 1 milliard en 2022. Le présent projet de thèse vise à développer une filière innovante de recyclage des piles alcalines usagées afin de valoriser leurs matériaux actifs pour la fabrication de composants de batteries Zinc-ion flexibles.
L'objectif de la thèse est de recycler la matière active (MnO, Zn) des piles alcalines usagées
pour élaborer des batteries Zinc-ion à plus haute valeur ajoutée. Nous visons des dispositifs
flexibles et quasi-solides, compatibles avec les exigences de l'électronique portable ou
embarquée.
Dans le cadre de ce projet de thèse, les solutions issues du traitement hydrométallurgique des deux
électrodes seront utilisées pour réaliser des dispositifs zinc-ion rechargeables en optimisant
les propriétés physico-chimiques de l'électrolyte pour élargir ainsi le domaine d'électroactivité de l'électrolyte, avec l'objectif d'atteindre ou dépasser les performances des électrolytes usuels.
Pour élaborer des dispositifs haute tension et quasi-solide, l'élaboration d'un électrolyte
polymère gel sera optimisé. Parallèlement, les matériaux provenant de la cathode des piles alcalines, principalement des dérivés du MnO, seront régénérés ou restructurés afin d'être réutilisés comme matériaux actifs dans les cathodes des batteries Zinc-ion. Une étude approfondie sera menée pour identifier les phases les plus performantes.
Les performances électrochimiques des dispositifs seront évaluées notamment en termes de
rendement coulombique, de capacité spécifique et de stabilité au cyclage. L'ensemble de ces
études permettra de démontrer la faisabilité et l'efficacité d'un système de stockage d'énergie
reposant entièrement sur des matériaux issus du recyclage de piles alcalines.

Les batteries zinc-ion font partie des principales technologies de stockage électrochimique de l'énergie pouvant être envisagées comme alternative aux batteries lithium-ion. Leur développement nécessite d'améliorer à la fois les matériaux d'électrode et l'électrolyte. Le recyclage des piles alcalines est aujourd'hui un enjeu largement sous-estimé.