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Les activités de l'équipe MIEL associent électrochimie et science des matériaux, et concernent principalement le stockage et la conversion électrochimique de l’énergie à la fois sur des systèmes à basse (batterie, PEMFC) et haute (SOFC, SOEC) température. Le ciment de nos activités et l’utilisation de méthodes électrochimiques et de descripteurs communs concernent autant les électrolytes, les électrodes que leurs interfaces.
Une force de l’équipe est d’allier la conception et l’élaboration de matériaux fonctionnels, leurs caractérisations approfondie (physico-chimique et électrochimique), et d’aller jusqu’à leur intégration dans des dispositifs électrochimiques représentatifs des applications visées.
Les activités de l’équipe sont déclinées en 4 axes scientifiques qui illustrent nos compétences (synthèse, élaborations, caractérisation, électrochimie) et qui sont chacune alimentée par de nombreuses collaborations nationales et internationales. Par ailleurs les activités expérimentales s’appuient à la fois sur un parc expérimental propre à l’équipe et sur les plateformes du laboratoire telles que la plateforme Batterie, la plateforme Raman et la plateforme M2E dont nous assurons la gestion pour le laboratoire LEPMI.
Nous concevons, synthétisons et élaborons des électrolytes polymères, gélifiés ou non, des électrolytes polymères composites, ou encore des polymères ou molécules redox ainsi que des électrodes. Nous nous intéressons également à la synthèse de matériaux à base de complexes de coordination sous forme de monomères ou polymères de métaux de transitions (ex: Cu, Fe, Ni). Les électrodes sont mises en forme par enduction ou par pulvérisation par ultrason. Leurs propriétés sont évaluées ex situ par des caractérisations électrochimiques (transport, redox) et physico-chimiques (structure, microstructure, thermodynamique, etc.) ainsi qu’en cellule complète, comme les piles à combustible (PEMFC, SAFC), les accumulateurs (Li-polymère, Li-soufre, Li-ion, Na-ion, à cation divalent), les cellules photochimiques, ou encore les batteries à flux redox.
Nous élaborons des matériaux céramiques, oxydes ou à charpentes anioniques phosphatées, des multi-matériaux, des matériaux architecturés en exploitant des procédés innovant de mise en forme ou de frittage tels que l’atomisation électrostatique (ESD), sérigraphie, le Frittage Flash. Les propriétés de transport de charges dans les matériaux et aux interfaces sont aux cœurs des études puisque les applications concernent principalement les piles à combustible et électrolyseurs haute température, les batteries tout solide, et des applications médicales.
Nous développons des méthodes électrochimiques et des montages expérimentaux permettant, par le couplage des techniques de caractérisation électrochimiques et des caractérisations avancées sensibles à la chimie, la structure ou la microstructure, telles que la spectroscopie Raman, SAXS/SANS, la microtomographie X ou aux neutrons, etc., d’étudier l’évolution des matériaux et des interfaces dans un système en fonctionnement. On s’intéresse aux évolutions dynamiques, à la fois morphologiques et structurales qui entrainent un vieillissement prématuré des dispositifs. Nous avons accès à des machines de labo (in situ) et sur projet aux grands instruments (operando, ESRF, ILL, SOLEIL, etc.).
Nous analysons par des méthodes électrochimiques avancées telles que la spectroscopie d’impédance, les propriétés de transport de charges dans les matériaux (liquide, polymère, céramique, composite, etc.), et les processus cinétiques aux interfaces (électrodes à gaz (piles à combustible, électrolyseurs), les membranes semi-perméables à l’oxygène, les réactions d’intercalations (LCO, NMC, LNMO), de conversion (Soufre), et les électrodes métalliques (Li, Ca, Mg)).
mise à jour le 29 janvier 2023
