Batteries Sodium-ion Aqueuses de Haute Puissance - Amiens, France - Université de Picardie - Jules Verne

Université de Picardie - Jules Verne

Entreprise vérifiée

Amiens, France

il y a 3 semaines

Posté par:

Sophie Dupont

beBee Recruiter

Description

**Batteries sodium-ion aqueuses de haute puissance // High power aqueous sodium-ion batteries**:

- Réf
- **ABG-112145**

**ADUM-46654**
- Sujet de Thèse- 16/03/2023- Université de Picardie - Jules Verne- Lieu de travail- Amiens - France- Intitulé du sujet- Batteries sodium-ion aqueuses de haute puissance // High power aqueous sodium-ion batteries- Mots clés- Batteries Sodium, Matériaux, Electrolytes
- Sodium batteries, Materials, Electrolytes**Description du sujet**:

- Avec l'augmentation de l'intégration d'énergies renouvelables variables dans le mix énergétique, le besoin de systèmes de stockage électrochimique de l'énergie se fait de plus en plus sentir, afin de garantir la stabilité de la fréquence au consommateur. Les systèmes de batteries rédox à circulation sont intéressants, mais leur coût est encore trop élevé. En revanche, les batteries aqueuses sodium-ion (ASIB) peuvent être rendues à la fois peu coûteuses, sûres et écologiques. Cependant, les étroites fenêtres de stabilité électrochimique des électrolytes aqueux limitent leurs densités d'énergie et entraînent un choix très limité de matériaux d'électrode, afin d'éviter les réactions d'évolution de l'hydrogène et/ou de l'oxygène (HER/OER). En outre, la solubilité des matériaux actifs des électrodes de taille nanométrique est un problème courant, qui entraîne une mauvaise stabilité en cyclage.
- Récemment, des électrolytes Water in Salt (WiSE) ont été proposés pour atténuer ces inconvénients, mais les sels utilisés sont à la fois toxiques et coûteux. La conductivité ionique de 35 m de NaFSI est typiquement de 8 , alors que celle d'un électrolyte aqueux traditionnel est d'environ
- Ce projet de doctorat va réinvestir les électrolytes ASIB pour permettre la réalisation de cellules complètes comprenant des matériaux actifs sub-microniques polyanioniques pour les électrodes positives et négatives. L'objectif est d'étudier la stabilité de différents matériaux actifs d'électrode lors du cyclage et leur performance à hauts régimes combinés à des modification de concentrations de sels d'électrolytes. Grâce à cette dernière, le point d'équilibre entre la capacité à limiter le HER et la conductivité ionique optimale pour la performance énergétique sera recherché. En pratique, les matériaux de type polyanionique seront synthétisés à une échelle sub-micronique par des voies de chimie douce. Pour les électrodes anodiques et cathodiques, afin d'atteindre de bonnes conductivités électroniques, un revêtement de carbone sera appliqué soit pendant la synthèse, soit post-synthèse par broyage mécanique. Pour tester les cellules complètes, ce projet se concentrera sur des électrolytes peu coûteux, faciles à préparer et durables. Une étude systématique en augmentant progressivement la concentration en sel de l'électrolyte sera réalisée pour évaluer la stabilité lors des cycles et la rétention de la capacité. Les additifs ainsi que le pH de l'électrolyte seront également optimisés et corrélés avec la solubilité de l'électrode et la stabilité au cyclage.
With the increase of variable renewable energy being integrated in the energy mix, there is a larger need for battery energy storage systems, in order to ensure frequency stability to the consumer. Aqueous redox-flow battery
- systems are appealing, but still carry a too high cost. On the other hand, aqueous sodium-ion batteries (ASIBs) can be made both inexpensive, safe and eco-friendly. However, the narrow electrochemical stability windows of aqueous
- electrolytes limit their energy densities and result in a very limited choice of electrode materials, in order to avoid the hydrogen and/or oxygen evolution reactions (HER/OER). Additionally, the solubility of the nano-sized electrode
- active materials is a common problem, leading to poor cycling stability.
- Recently, water-in-salt electrolytes (WiSEs) were proposed to mitigate these drawbacks, but the salts employed are both toxic and costly. WiSEs also suffer in performance; The ionic conductivity of 35 m NaFSI is typically at 8 -1, whereas the one of traditional aqueous electrolyte is at ca This PhD project will reinvestigate ASIB electrolytes to enable full cells comprising polyanionic sub-micronic active materials for both the positive and negative electrodes. The objective is to investigate the stability of different
- electrode active materials upon cycling and their high-rate performance combined with altered electrolyte salt concentration. Through the latter the sweet-spot of the ability to limit the HER and the optimal ionic conductivity for
- power performance will be sought. In practice, the polyanionic type materials will be synthesized at a sub-micronic scale by soft chemistry routes. For both anodic and cathodic electrodes, to reach good electronic conductivities,
- carbon coat