Nouveaux composés lamellaires pour la réaction de

Nouveaux composés lamellaires pour la réaction de dégagement d’oxygène
Contrôle du phénomène redox de l’oxygène dans un oxyde
La chimie des processus redox est à la base de nombreux dispositifs électrochimiques de
conversion ou de stockage de l’énergie. Parmi ces dispositifs, les batteries Li-ion sont devenues la
première technologie de stockage de l’énergie pour les applications portables et les voitures
électriques. Jusqu’à présent, la technologie reposait sur le processus classique d’insertion : extraction
des ions contrebalancés par un processus redox du cation lié au métal de transition. Mais ceci n’est
plu vrai depuis qu’en 2013, le laboratoire a pu démontrer que l’extraction du Li dans des composés
lamellaires peut induire l’oxydation réversible de l’oxygène et ainsi augmenter dramatiquement la
capacité des matériaux d’électrodes.1,2
L’oxydation de l’oxygène est un processus important dans d’autres dispositifs
électrochimique de stockage, comme l’électrolyse de l’eau pour la fabrication de l’hydrogène. En
effet, un verrou technologique important dans ces systèmes se situe au niveau de la réaction de
dégagement de l’oxygène en milieu aqueux.
Récemment, nous avons établi que le degré de covalence de la liaison métal de transition –
oxygène peut être utilisé comme descripteur de l’activité d’oxydes de type perovskites.3–5 Dans le cas
extrême, une forte covalence entraine le dégagement d’oxygène provenant de l’oxyde lui-même qui
est ensuite régénéré chimiquement en milieu aqueux. Il apparaît donc que les phénomènes
d’oxydation de l’oxygène dans un solide est une problématique multidisciplinaire et que sa
compréhension ouvrira de nombreuses perspectives de recherche qui auront un impact dans les
domaines du stockage et de la conversion de l’énergie.
Ce projet a donc pour objectif d’étudier les composés lamellaires de type Li4MM’O6
précédemment étudiés comme matériaux d’électrode pour batteries Li-ion et de mesurer leurs
propriétés électrocatalytiques. Nous cherchons à déterminer la présence d’un potentiel « standard »
d’oxydation de l’oxygène dans un solide. Ces phases seront préparées par des voies de synthèse en
solution afin de contrôler la taille et la morphologie des particules et leur activité électrocatalytique.
Cette dernière sera mesurée en milieu aqueux par des méthodes électrochimiques classiques
(voltammétrie cyclique). Afin d’étudier les phénomènes d’oxydation de l’oxygène durant les mesures
électrochimiques, des caractérisations nouvelles devront être utilisées, et plus spécialement des
caractérisations in-situ. En plus de la diffraction des rayons X, des mesures par RPE et par absorption
des rayons X au synchrotron seront effectuées afin de comprendre et d’élucider les mécanismes mis
en jeu. Ces travaux s’effectueront au Collège de France au sein du laboratoire du Professeur Jean-
Marie Tarascon au Collège de France à Paris ainsi qu’au LCMCP. Le candidat devra posséder de
solides bases en chimie, et particulièrement en synthèse des matériaux par chimie douce, et en
électrochimie ainsi qu’être familier avec les méthodes de caractérisations classiques des solides
(DRX, titrage chimique, ATG, BET etc.). De plus, le candidat devra être capable de gérer un projet
multidisciplinaire mettant en relation diverses équipes possédant chacune leurs propres
connaissances.
Contact :
Alexis Grimaud, Chargé de Recherche CNRS, Chaire Chimie du Solide et de l’Energie Collège de
France
Collège de France, 11 Place Marcelin Berthelot, 75005 Paris
Tel : +33 1 44 27 11 89
Email : [email protected]
Christel Laberty-Robert, Professeur UPMC, Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée de Paris
(LCMCP)
Collège de France, 11 Place Marcelin Berthelot, 75005 Paris
Tel : +33 1 44 27 15 28
[email protected]
Jean-Marie Tarascon, Professeur Collège de France, Chaire Chimie du Solide et de l’Energie Collège
de France
Collège de France, 11 Place Marcelin Berthelot, 75005 Paris
Tel : +33 1 44 27 13 20
[email protected]
Références :
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Sathiya, M.; Abakumov, a M.; Foix, D.; Rousse, G.; Ramesha, K.; Saubanère, M.; Doublet, M. L.;
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