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Sciences Humaines et Sociales
Université de Picardie Jules Verne

FEDER - Unité de recherche LRCS

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MASTERS - Modeling and Advanced Simulation of electrochemical Technologies for Energy Reversible Storage

Porteur : Alejandro A. FRANCO
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 296,30€
Objectif du projet : Le projet MASTERS consiste à réaliser la modélisation et la simulation numérique des batteries lithium-air.

Projet ANR PHOTO2BATT – PHOTOrechargeable and PHOTOregenerative electrodes for lithium-ion BATTeries

Porteur : Frédéric SAUVAGE
Partenaire : LG2A
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 296,30€
Objectif du projet : Le programme Photo2Batt vise l’émergence de nouvelles connaissances et de technologies énergétiques innovantes à l’interface entre la science des matériaux et la chimie supramoléculaire ainsi qu’à celle entre les systèmes permettant la conversion de l’énergie et ceux dédiés au stockage.
Pour en savoir plus : http://www.agence-nationale-recherche.fr/Projet-ANR-14-CE05-0021

TAVO+ - Tunable operating potential in tavorite LiMPO4(F1-x-yOxOHy)

Porteur : Christian MASQUELIER
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 42 514,92 €
Objectif du projet : L’objectif du projet TAVO+ porte sur une évaluation rigoureuse des réelles potentialités applicatives de la famille des composés adoptant la structure Tavorite ou Triplite possédant les densités d’énergie théoriques les plus importantes des structures polyanioniques. Pour cela, des techniques de synthèse reproductives de poudres en quantités conséquentes ont été mises au point, et le prototypage de cellules à l’aide de la cellule de pré-transfert du HUB du RS2E réalisé avec les compositions les plus prometteuses.

PENSA – Optimisation de liants polymères pour électrodes négatives à base de silicium pour accumulateurs Li-ion

Porteur : Jean-Pierre BONNET
Partenaires : LG2A, ICG
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 42 514,92 €
Objectif du projet : L'objectif du projet de Thèse PENSA est l'optimisation de liants polymères pour électrodes négatives à base de silicium pour accumulateurs Lithium-ion. En effet, un problème crucial de ces électrodes est la variation importante du volume lors du cyclage électrochimique qui génère du stress mécanique avec pour conséquence une diminution de la capacité réversible.
L'idée développée ici est de synthétiser des liants polymères fonctionnalisés originaux pour préserver la cohésion de l'électrode et les interfaces (synthèse de dérivés d'acide poly(acrylique) (PAA), polaires et apolaires). Ensuite, l'optimisation l'électrode composite, par modification de la formulation, par le choix de l'additif conducteur et par l'étude des procédés de mise en forme est envisagée

WONDERFUL –

Porteur : Alejandro A. FRANCO
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 296,30€
Objectif du projet : Pour que l'humanité fasse face aux grands défis de l'épuisement des ressources fossiles et du réchauffement climatique, un développement massif des énergies renouvelables est requis. Leur inconvénient est d'être intermittentes, ce qui impose de stocker l'énergie pour apporter souplesse et efficacité de gestion du réseau électrique en fonction des demandes.
Les batteries « Slurry Redox Flow » constituent une nouvelle technologie prometteuse pour le stockage de l'énergie à partir de fluides contenant des suspensions de particules actives à l'insertion de lithium. Afin d'être un jour utilisées à grande échelle, ces nouvelles batteries doivent voir leur design, conception et mode de fonctionnement optimisés, ce qui offre d'importants challenges scientifiques et techniques.
L'objectif du projet WONDERFUL est d'optimiser le couplage électrochimie-hydrodynamique, qui n'a jamais été étudié. Nous étudions les aspects fondamentaux du couplage entre écoulements des suspensions et électrochimie en combinant outils de simulation multiéchelles et expériences en microfluidique et électrochimie dans une approche de recherche multidisciplinaire..

MACOSTOCK – Des matériaux composites à base de Mg pour le stockage de l’hydrogène

Porteur : Raphael JANOT
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 296,30€
Objectif du projet : Dans le but de réduire notre dépendance vis-à-vis des énergies fossiles et de réduire les émissions de CO2 de notre société, l'hydrogène apparait comme un vecteur énergétique très prometteur, mais la problématique de son stockage de façon sûre et compacte reste posée. Ce projet vise à développer de nouvelles méthodes de stockage solide de l'hydrogène. Des matériaux composites à base de magnésium seront étudiés dans le but d'obtenir des réactions réversibles capables de stocker de grandes quantités d'hydrogène (typiquement plus de 10 % massique) à des températures voisines de 250°C. Les cinétiques d'absorption / désorption de l'hydrogène seront améliorées afin d'obtenir un matériau performant pouvant répondre aux demandes de stockage de l'hydrogène, notamment pour des applications stationnaires.

SAFT - Towards a next generation of computational models for Lithium-Ion Batteries

Porteur : Alejandro A. FRANCO
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 55 000 €
Objectif du projet : This PhD project aims to develop a new generation of LIB models supported on several innovative aspects, including:
•    improved lithium transport models within the electrolyte and within the active particles accounting explicitly by the causality effects, neglected in classical diffusion models within the Newman’s approach (e.g. delay between the applied lithium concentration gradients and the generated molar flux);
•    improved lithium ion transport models in the electrolyte considering explicitly the impact of the electrolyte composition (e.g. electrostatic screening effects due to the salt concentration, solvent mixtures);
•    improved description of the electrodes microstructure and its role on the electrochemical reaction kinetics (e.g. binder and/or carbon coating impact on the effective lithium ion intercalation/deintercalation kinetics;  effect of the compression ratio of a porous electrode on the electrolyte wettability onto the effective electrochemical mechanisms).
The approach adopted will combine a novel bottom-up extended non-equilibrium thermodynamics framework with statistical physics which will allow deriving continuum ordinary and partial differential equations describing the relevant physicochemical mechanisms in transient conditions at multiple materials and scales. The prediction capabilities of the arising new generation LIB model will be investigated through multiple numerical investigations and the results will be systematically compared to dedicated experimental data extracted from in house electrochemical and structural characterizations.

CONCERTO - Conception et protection de nouvelles molécules organiques stratégiques pour la stabilité des cellules photovoltaïques à colorant

Porteur : Frédéric SAUVAGE
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 40 7646,12 €
Objectif du projet : Parmi les types de cellules photovoltaïques bas-coûts, la cellule à colorant est celle qui apparait la plus prometteuse tant au niveau des rendements de conversion électrique et de la stabilité des cellules qu'au niveau industriel pour la production à plus grande échelle. De plus, cette technologie présente d'autres caractéristiques importantes telles que la flexibilité, la transparence ou sa grande sensibilité à la lumière diffuse et donc artificielle. Cependant la stabilité de ces cellules requière toujours une certaine amélioration et reste encore un frein à son développement à l'échelle industrielle. C'est dans ce contexte que le projet CONCERTO intervient, concevoir des nouvelles molécules organiques stratégiques permettant de faire levier sur la stabilité de ces systèmes.

SOLAR PEROVSKITES - Stabilisation des cellules photovoltaïques à base de pérovskites halogénées hybrides organique/inorganique

Porteur : Frédéric SAUVAGE
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 156,00€
Objectif du projet : Les absorbeurs halogénés de structure pérovskite sont une nouvelle classe de matériau qui révolutionnent le domaine du photovoltaïque grâce à des propriétés opto-électroniques extraordinaires conduisant à des rendements de conversion atteignant maintenant 22,1 % en l'espace de seulement 5 ans de recherche.
Les perspectives de la technologie PSC (Perovskites Solar Cells = cellules pérovskites) sont importantes, plus efficaces que le silicium et à moindre coût, efficaces sous faibles intensités lumineuses ou diffuses, cellules tandem Si/PSC pouvant dépasser les 30 % de rendement. La concrétisation de cette technologie pour son transfert ne tient qu'à la levée d'un verrou technologique et scientifique mobilisant la communauté: le manque de stabilité des PSC.
Ce projet a pour ambition de circonscrire les vecteurs de dégradation et de proposer des alternatives sur l'absorbeur et le polymère conducteur en capitalisant  nos recherches passées et présents sur la stabilité des cellules à colorant (technologie très proche des PSC).
La thèse s'orientera sur deux volets. Le premier concernera la synthèse de nouvelles compositions privilégiant des solutions solides dans le site A de la pérovskite entre la partie organique usuelle (méthylammonium et formamidinium) et des cations alcalins suffisamment gros (césium et surtout rubidium). Des travaux préliminaires publiés par Michael Graetzel (EPFL) dans la revue « Science » semblent révéler qu'une nette amélioration de la stabilité peut être attendue par cette approche. Le deuxième axe visera à rendre le polymère conducteur hydrophobe. Nous travaillerons sur l'incorporation d'anions dopant du type super-TFSI développé au laboratoire dont la charge négative délocalisée confère une plus grande stabilité de la molécule et élimine le caractère hygroscopique du LiTFSI employé actuellement. Nous travaillerons enfin sur la synthèse de polymères à base de motifs oligo-phénylène­ vinylènes (OPV) plus stables chimiquement et thermiquement que le spiro-OMeTAD utilisé dans l'état de l'art.

OBI ONE - De L'Optimisation des composites thermoplastiques à la réalisation d'une Batterie Li-ION par impression 3D

Porteur : Loïc DUPONT
Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 156 €
Objectif du projet : Le projet MASTERS consiste à réaliser la modélisation et la simulation numérique des batteries lithium-air.

Projet EP4B - Electrolyte properties for batteries

Soutien financier FEDER : allocation doctorale de 46 296,30 €
Objectif du projet : Détermination des propriétés de transport d’électrolytes pour batteries à ions lithium

CPER 2015 - Pré-transfert + Magnétomètre à SQUID du LPMC

Coût total : 718 000 €
Part DRRT : 308 000 €
Part FEDER : 410 000 €

CPER 2016 - Voies de cyclage pour batteries

Coût total : 243 000 €
Part Région : 97 200 €
Part FEDER : 145 800 €

CPER 2016 - Spectromètre IR

Coût total : 35 000 €
Part Région : 14 000 €
Part FEDER : 21 000 €

CPER 2016 - Boîtes à gants et environnement associé

Coût total : 100 000 €
Part Région : 40 000 €
Part FEDER : 60 000 €

CPER 2016 - ATG/DSC et sa boîte à gants pour l’évaluation de la sécurité

Coût total : 160 000 €
Part Région : 64 000 €
Part FEDER : 96 000 €

CPER 2016 - Mesures de granulométrie Laser

Coût total : 57 000 €
Part Région : 22 800 €
Part FEDER : 34 200 €

CPER 2016 - Broyeurs, mélangeurs

Coût total : 56 000 €
Part Région : 22 400 €
Part FEDER : 33 600 €

CPER 2017 - Équipements d’optimisation de microanalyse X

Coût total : 99 000 €
Part Région : 49 500 €
Part FEDER : 49 500 €

CPER 2018 - Compléments au diffractomètre

Coût total : 390 000 €
Part Région : 67 500 €
Part FEDER : 222 500 €
Part DRRT / CNRS : 100 000 €
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