Amélioration de la densité d'énergie des batteries à flux (Redox flow)

Le laboratoire CAMPE, impliqué dans le projet PEPR « batteries » (France2030), souhaite recruter un thésard pour travailler dans le domaine des batteries à flux redox. Du fait de l'importance du stockage de l’énergie et de son hybridation avec les technologies renouvelables pour la transition énergétique, le développement des batteries à circulation (RFB) fait l’objet d’une attention particulière. Parmi les différentes technologies émergentes, les batteries à circulation aqueuses « redox organique » (AORFB) sont particulièrement intéressantes car les objectifs en termes de durabilité, de coût et de sécurité peuvent être atteints grâce aux possibilités offertes par l'ingénierie moléculaire, la chimie organométallique et la chimie de coordination. Bien que des systèmes viables arrivent déjà sur le marché, améliorer la densité énergétique tout en maintenant une stabilité et une densité de puissance élevées reste une
préoccupation majeure.
Le sujet de thèse porte sur la synthèse et l’étude de polymères organiques redox pouvant être utilisés comme « booster » au sein des batteries à flux redox organique. Deux types de structures de polymères redox seront étudiées : une première ou les motif « redox » seront « pendants » par apport à la chaine polymères (rattachés à celle-ci par un espaceur), une second ou les motifs redox seront directement polymérisé. Le potentiel redox du polymère, sa capacité à laisser diffuser les ions (compensation des charges), ainsi que la conductivité électronique font partit des paramètres importants qui devront être maitrisés. Ce travail de thèse fait appel à des connaissances dans le domaine de la chimie de synthèse et de la caractérisation des polymères, ainsi que de l’électrochimie.

Le CAMPE est un laboratoire de recherche fondamentale associant des chimistes de synthèses, des théoriciens en modélisation moléculaire, des spectroscopistes ainsi que des spécialistes en instrumentation. Le laboratoire mène des recherches en chimie et physico-chimie moléculaire axées sur les grands programmes du CEA : NTE, nanosciences, chimie pour la santé et l’environnement. Ces thématiques sont traités en suivant une approche intégrée et complémentaire en chimie de synthèse, physicochimie, spectroscopies avancées et modélisation théorique. Les sujets de recherches portés concernent par exemple la photochimie, la catalyse, le développement de nouveaux matériaux carbonés d’électrodes de batteries ou de supercapacités, ainsi que l’étude de systèmes paramagnétiques complexes (polyradicaux, sites actifs de métalloprotéines).

Nous recherchons avant tout un étudiant motivé, capable de travailler sur un projet d’envergure comprenant plusieurs partenaires et avec de solides connaissances en électrochimie. Des connaissances en chimie organique serait un plus mais pourront être acquises durant la thèse. Celle-ci se déroulera avec un contrat CEA, pour une durée de 3 ans et sera localisée sur le site du CEA Grenoble (Isère). Le travail, principalement accès sur de la recherche fondamentale, sera réalisé en étroite collaboration avec les équipes de la recherche appliquée dans le domaine des batteries du CEA Grenoble (LITEN). La thèse commencera entre octobre et décembre 2025 selon les
possibilités du candidat.