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Stages

Etude in-situ par spectroscopie Raman de matériaux composant les microbatteries, LiPON (l’électrolyte) et LiCoO2

Publié le 7 décembre 2023
Etude in-situ par spectroscopie Raman de matériaux composant les microbatteries, LiPON (l’électrolyte) et LiCoO2
Référence3386318
Domaine scientifiquePhysique
SpécialitéPhysique des matériaux
Moyens
Spectromètre Raman , cellule chauffante
Compétences Informatiques
-
Mots clésEnergie, électrochimie, Raman, Batterie, optique, instrumentation
Durée du stage6 Mois
LieuGrenoble
LocalisationRégion Rhône-Alpes (38)
FormationIngénieur/Master
Niveau d'étudeBac + 5
Thèse possible0
Date de diffusion 
Description du stage
"L'objectifLes progrès attendus sur les micros batteries solides nécessitent une meilleure compréhension des propriétés structurales, chimiques, morphologiques et mécaniques dans les matériaux d'électrode. Pour ce faire, différentes techniques de caractérisations sont envisagées DRX (Diffraction des Rayons X), MEB (Microscope Electronique à Balayage), TEM (Microscope Electronique en Transmission) et la Spectroscopie Raman.La spectroscopie Raman est quotidiennement mise en œuvre pour l'analyse de matériaux d'intérêt pour l'industrie des micros et nanotechnologies. Ses atouts sont communément reconnus : c'est une méthode de caractérisation non destructive, disponible en modes microscopie et imagerie et qui donne rapidement, de quelques secondes à quelques minutes, une information sur les propriétés chimiques, structurales et électroniques des matériaux élaborés. Des spectres Raman on peut extraire des grandeurs mécaniques (déformations, contraintes) et des grandeurs électriques (densité et mobilité des porteurs). L'utilisation de longueurs d'onde d'excitation dans le domaine du visible permet d'effectuer aisément des mesures in-situ (mesures en température, sous pression, en cellule électrochimique, de conductivité…). Conduites sous microscope, la résolution latérale des mesures est submicronique. De ce fait, la spectroscopie Raman apparait comme un outil de choix pour l'étude structurale de certains des matériaux composant les batteries, plus particulièrement LiPON (l'électrolyte) et LiCoO2 (électrode). L'utilisation d'une cellule adaptée, rend possible l'étude structurale in-situ sous cyclage électrochimique et ainsi la mise en évidence des changements structuraux induits par la réaction électrochimique. Des informations essentielles pourront être obtenues, facilitant la compréhension de certains aspects du comportement électrochimique de ces matériaux: transitions de phases, domaines de solutions solides, variations des paramètres de maille (déformation contraintes), mise en ordre cationique dans des sites spécifiques, désordre. L'aspect novateur de l'étude réside dans la caractérisation in-situ sous cyclage charge-décharge du processus de désintercalation-intercalation du lithium dans LiCoO2. L'étudiant(e) travaillera sur la Plate-Forme de Nano-Caractérisation (PFNC) du centre CEA-Grenoble, qui est l'un des principaux centres européens de recherche appliquée en micro- et nanotechnologie. La PFNC dispose d'une large palette d'outils de nano-caractérisation physique à l'état de l'art permettant une approche analytique combinée. L'objectif de ces travaux est dans un premier temps la prise en main d'une cellule chauffante avec connexions électriques. Ensuite, à l'aide de cette cellule la mise au point de mesures in-situ par spectroscopie Raman sous cyclage électrochimique. Ce sujet s'adresse à un(e) candidat(e) motivé(e) par le travail expérimental et l'analyse de données. "
Email tuteurdenis.rouchon@cea.fr

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