Synthèses, structures et propriétés de compositions anions-mixtes en tant que matériaux d'électrodes positives durables pour les batteries au lithium et sodium // Synthesis, structures and properties of mixed anion compositions as sustainable positive ele

Organisation/Company

Université de Bordeaux

Research Field

Chemistry

Researcher Profile

Recognised Researcher (R2)
Leading Researcher (R4)
First Stage Researcher (R1)
Established Researcher (R3)

Country

France

Application Deadline

16 Mar 2025 - 22:00 (UTC)

Type of Contract

Temporary

Job Status

Full-time

Is the job funded through the EU Research Framework Programme?

Not funded by a EU programme

Is the Job related to staff position within a Research Infrastructure?

No

Les batteries au lithium et au sodium sont au cœur de la transition énergétique et environnementale. Au centre de ces dispositifs se trouvent les matériaux d'électrode positive, qui contiennent des mélanges de cations (LiNixMnyCo1-x-yO2 et LiFe1−xMnxPO4) permettant de contrôler les structures cristallines, les propriétés électrochimiques et leur stabilité. Ces mélanges de cations ont permis d'obtenir des systèmes performants, mais leur utilisation croissante a entraîné des problèmes au sein de la chaîne d'approvisionnement mondiale ainsi que l'accumulation de « masse noire », une poudre contenant divers métaux résiduels résultant du recyclage des batteries. Une approche novatrice combinant éco-conception, performance et recyclage est nécessaire pour obtenir des matériaux durables.
L'objectif de ce projet est de synthétiser de nouvelles compositions combinant plusieurs anions abondants (O2–/F–, O2–/S2–, et autres) avec des cations provenant de minéraux abondants. Ici, contrairement aux électrodes oxydes conventionnelles, la performance et la dégradabilité des matériaux seront contrôlées par le mélange d'anions et leurs interactions avec un seul métal de transition (Fe ou Mn) ainsi qu'un ion alcalin (Li ou Na). Ces nouveaux composés seront préparés par des méthodes de synthèse exotiques telles que la haute pression et la mécanosynthèse à haute énergie. Les propriétés électrochimiques des matériaux et leur recyclabilité seront ensuite étudiées. Le développement de ces nouveaux matériaux d'électrode positive impliquera des collaborations interdisciplinaires afin d'évaluer les performances des nouvelles compositions anioniques mixtes, de comprendre leurs relations composition-structure-propriétés par le biais de calculs théoriques et de déterminer leur recyclabilité en vue du développement de systèmes de stockage d'énergie plus durables.
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Lithium and sodium batteries are at the center of the ongoing energy and environmental transition. At the heart of these devices are the positive electrode materials, which contain mixtures of cations (LiNixMnyCo1-x-yO2 and LiFe1−xMnxPO4) that allow control of the crystal structures, electrochemical properties, and stability. Mixing cations has been successful in yielding high-performance systems, but their growing use has led to global supply chain issues and the accumulation of “black mass,” a powdered product containing various metals that remains after the recycling of the devices. A novel approach that combines eco-design, performance, and recycling is required to yield sustainable battery materials.
The goal of this project is to synthesize novel compositions that will combine several abundant anions (O2–/F–, O2–/S2–, and others) together with cations coming from abundant raw minerals. Here, unlike conventional oxide electrodes, the performance and degradability of the materials will be controlled by the mixture of anions and their interactions with a unique transition metal (Fe or Mn) and an alkali ion (Li or Na). These new compounds will be prepared by exotic synthesis methods such as high pressure and high-energy mechanosynthesis. Next, the electrochemical properties of the materials and their recyclability will be investigated. The development of these novel positive electrode materials will involve cross-disciplinary collaborations to assess the performance of the newly developed mixed-anion compositions, understand their composition-structure-property relationships through theoretical calculations, and determine their recyclability towards the development of more sustainable energy storage devices.
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Début de la thèse : 01/09/2025
Funding category:
Appel à projets - UB PhD Scholarships

Website

https://www.abg.asso.fr/fr/candidatOffres/show/id_offre/128615

Le candidat devra être titulaire d'un master dans le domaine de la science des matériaux, de la chimie du solide ou de la physique du solide avant le début de la thèse. Une solide formation dans ces disciplines sera essentielle pour mener à bien ces recherches et atteindre les objectifs du projet.
Une expérience en synthèse de matériaux inorganiques est souhaitée. Le candidat devra synthétiser des matériaux en utilisant différentes techniques, telles que des synthèses hydrothermales, des mécanosynthèses, des synthèses haute pression et des réactions conventionnelles à haute température. Pour caractériser ces matériaux, l'étudiant devra utiliser des techniques expérimentales telles que la diffraction des rayons X, des électrons et des neutrons, ainsi que différentes techniques électrochimiques.
L'analyse des données sera au cœur de ce projet, rendant la pensée critique indispensable. D'excellentes compétences en résolution de problèmes et une grande attention aux détails seront requises. L'étudiant travaillera de manière autonome sur la synthèse des matériaux et en équipe dans le cadre de collaborations pour développer les propriétés des matériaux et comprendre les corrélations structure-propriétés à l'aide de calculs théoriques.
La durabilité étant au cœur de ce projet, le candidat devra évaluer la recyclabilité des nouveaux matériaux en étudiant leur dégradabilité et la récupération des éléments qui les composent.
Ce projet nécessitera des déplacements à l'étranger afin de collaborer à l'étude de la structure des matériaux préparés, d'analyser leurs propriétés et de diffuser les résultats lors de séminaires et de conférences.

Sont éligibles uniquement des candidatures internationales, à savoir :
- des candidates ou candidats ayant obtenu (ou en cours d'obtention de) leur diplôme d'accès au doctorat (Master ou équivalent) dans un établissement à l'étranger
- des candidates ou candidats actuellement dans un Graduate Program de l'université de Bordeaux, inscrits en deuxième année de Master et ayant obtenu leur diplôme d'accès au Master dans un établissement à l'étranger

Seront prises en compte uniquement les candidatures soumises sur la plateforme suivante : https://aap.u-bordeaux.fr/ et avant le 17 mars à 23h59 (GMT Paris).

Un guide de candidature ainsi que la liste des documents à soumettre sont disponibles sur la plateforme.

Pour toute question, veuillez contacter : internationalisation.doctorat@u-bordeaux.frThe candidate for this project should have a master's degree in the field of materials science, solid-state chemistry, or solid-state physics. A strong background in these disciplines will be crucial for conducting this research and achieving the objectives of the project.
Basic experience in inorganic material synthesis is required, as the candidate will need to synthesize materials using different techniques, including hydrothermal synthesis, mechanosynthesis, high-pressure methods, and conventional high-temperature annealing. To characterize these materials, the student will need to use experimental techniques such as X-ray, electron and neutron diffraction along with various electrochemical techniques. Data analysis will be at the core of this project, making critical thinking essential.
Excellent problem-solving skills and attention to detail will be required. The student will work independently on the synthesis of materials, but collective teamwork will be necessary to develop their properties and understand structure-property correlations through theoretical calculations.
Because sustainability is at the heart of this project, the candidate will be required to assess the recyclability of the new materials by investigating their degradability and recoverability of the elements.
This project will require the candidate to travel to different countries to collaborate in order to investigate the structure of the prepared materials, study their properties, and disseminate the results through seminars and conferences.

The UB PhD scholarship program is open to international candidates only, which means:
- candidates holding (or currently enrolled in) a national level master's degree or another degree conferring master's status from a foreign institution
- candidates currently in a Graduate Program, enrolled in second year of Master at the University of Bordeaux, and holding a degree from a foreign institution

We will only consider applications submitted on the following platform: https://aap.u-bordeaux.fr/ and prior March 17, at 11:59pm (GMT Paris).

A guide on how to apply as well as the list of documents to submit are available on the platform.

For any question, please contact: internationalisation.doctorat@u-bordeaux.fr

Number of offers available

1

Company/Institute

Université de Bordeaux

Country

France

City

PESSAC Cedex

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