CE50 - Sciences de base pour l’énergie

Matériaux carbonés à porosité contrôlée pour batteries sodium-ion – CARAMBAR

Résumé de soumission

Le projet CARAMBAR s’intéresse à l’élaboration de carbones durs pour la préparation d’électrodes négatives pour les batteries sodium-ion. Les carbones durs, très étudiés pour cette application, sont des matériaux désordonnés obtenus par simple pyrolyse de précurseurs courants comme les sucres, certains polymères ou des déchets issus de la biomasse. Leur structure permet une sorption de sodium adaptée au fonctionnement d’une batterie, même si les mécanismes précis d’interaction entre carbone dur et sodium restent encore sujets à controverse. Afin d’obtenir une grande capacité et une bonne cyclabilité, les carbones durs doivent présenter à la fois une surface spécifique faible et une porosité fermée importante. Ces caractéristiques sont généralement obtenues à de très hautes températures de traitement (vers 1500°C), ce qui implique un coût énergétique élevé. Le projet CARAMBAR propose une alternative aux traitements à haute température grâce à l’élaboration des carbones durs par pyrolyse sous pression, paramètre étudié de façon très parcellaire dans la littérature. Les premiers résultats obtenus montrent que même à température modérée, une augmentation de quelques bars lors du traitement thermique permet de baisser drastiquement la surface spécifique, et de fermer une partie des pores. Le comportement électrochimique s’en voit alors amélioré. Le projet CARAMBAR est consacré à l’approfondissement de cette voie de synthèse prometteuse, par une caractérisation multi-échelles des matériaux et une étude électrochimique à l’aide de plusieurs techniques. Sur ce dernier point, un post-doctorant est demandé comme appui à l’équipe du projet qui est surtout spécialisée en sciences des carbones. Les objectifs de ce projet sont une compréhension des mécanismes opérant durant la pyrolyse sous pression, de même qu’une étude approfondie des interactions entre carbone et sodium. Ceci devra mener à l’élaboration de carbones durs de haute performance et à moindre coût énergétique.

Coordination du projet

Lucie Speyer (Université de Lorraine)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IJL Université de Lorraine

Aide de l'ANR 189 275 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2023 - 24 Mois

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