Batteries lithium rechargeables à densité d’énergie ultra-élevée et à recharge rapide

Superviseur·e et détails

Superviseur : Michel Laurent Trudeau
Départment : Génie Chimique et des Matériaux, École de Génie et d’Informatique Gina Cody 
Université : Université Concordia, Montréal, Canada 
Date de début : Dès que possible (Automne 2025, possibilités jusqu'à l'automne 2026) 
Bourse de doctorat : 35K CAD par an pendant 4 ans 

Aperçu  du projet

Le Canada et le Québec stimulent l’innovation dans le domaine des batteries et les objectifs de zéro émission grâce à des initiatives stratégiques telles que la Stratégie canadienne sur les minéraux critiques et la Stratégie québécoise de la batterie. En tirant parti des riches ressources en lithium du Québec, ce projet vise à développer des batteries Li-ion avancées et des batteries lithium-métal à l’état solide pour soutenir les systèmes énergétiques hors réseau et les bâtiments à zéro émission. L’objectif est de renforcer l’écosystème des batteries au Canada, d’accroître la propriété intellectuelle, de former des talents et de créer des emplois, positionnant ainsi le pays comme un leader des technologies énergétiques propres.

Description du projet

Thème 1 : Batteries Li-ion avancées

• Évaluer la performance des batteries par des tests de cyclage, de capacité à différents régimes, de voltampérométrie cyclique (CV), de spectroscopie d’impédance électrochimique (EIS), et de technique de titration intermittente galvanostatique (GITT). 
• Évaluer la sécurité et le comportement thermique de cellules pouch à base de NMC, y compris l’analyse des émissions de gaz à différentes températures dans des chambres environnementales. 
• Caractériser les matériaux et interfaces en utilisant des outils d’analyse thermique et de sécurité tels que TGA-DSC, ARC, DEMS et MCC pour évaluer la dégradation des cellules et les risques d’incendie. 
• Fabriquer des cellules bouton et pouch utilisant des anodes, cathodes et électrolytes à recharge rapide ; effectuer des tests itératifs pour optimiser la performance et l’évolutivité. 
• Collaborer avec l’industrie pour concevoir et assembler des modules de batteries de la cellule au pack pour véhicules électriques, intégrant gestion thermique, modélisation numérique et optimisation structurelle. 

Thème 2 : Batteries lithium-métal à l’état solide

• Développer des batteries à l’état solide utilisant des cathodes revêtues (LFP, NMC, LNMO) et évaluer la stabilité des interfaces avec les électrolytes solides (SSE). 
• Réaliser des analyses électrochimiques sur les anodes et SSE pour évaluer le transport des ions lithium, la suppression des dendrites et le comportement sous charges de courant et conditions de température variables. 
• Effectuer la caractérisation avancée des matériaux et interfaces à l’aide d’outils ex-situ et in-situ (DRX, XPS, Raman, MEB, MET, synchrotron, etc.) en collaboration avec des infrastructures nationales. 
• Analyser l’évolution des interfaces pendant les cycles de charge/décharge et corréler les changements structuraux avec les performances des batteries et les indicateurs de sécurité. 

Domaines de recherche

• recherche sur les batteries
• électrodéposition
• caractérisation des matériaux
• microscopie
• XPS 

Exigences

• Diplôme de maîtrise (ou équivalent) en science des matériaux, génie chimique, électrochimie, nanotechnologie ou domaine connexe
• Expérience avec les techniques de test électrochimiques telles que CV, EIS, GITT, et cyclage galvanostatique
• Connaissance des méthodes d’analyse thermique et de sécurité (ex. : TGA-DSC, ARC, MCC, DEMS)
• Expérience pratique en fabrication et test de cellules bouton ou pouch dans des environnements contrôlés
• Familiarité avec les électrolytes à l’état solide et les batteries au lithium métal, y compris les défis d’interface et l’évaluation des performances
• Maîtrise des outils de caractérisation des matériaux tels que MEB, MET, DRX, XPS et spectroscopie Raman
• Expérience de travail avec des nanomatériaux ou des revêtements d’interface pour des applications de stockage d’énergie
• Solides compétences organisationnelles et de collaboration pour participer à des projets de recherche multidisciplinaires avec l’industrie
• Excellentes compétences en communication et capacité démontrée à travailler de façon autonome et en équipe
• Atout : Familiarité avec l’analyse des émissions gazeuses, la modélisation de batteries ou l’utilisation de boîtes à gants/chambres environnementales

Questions

Pour toute question, veuillez contacter Alisa Makusheva à alisa.makusheva@concordia.ca.