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IUT Chalon-Sur-Saône

Christelle BOUSQUET-BERTHELIN

 christelle B B

Enseignante-chercheuse

IUT de Chalon s/Saône - Dpt Science et Génie des Matériaux

33ème Section (Chimie des Matériaux)
Labo - Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne (ICB)
Dpt - Interface et Réactivité dans les Matériaux (IRM)
Equipe - Laser et Traitement des matériaux (LTm)

 

1999 : Nomination MCF à l'IUT Chalon-sur-Saône (dpt SGM) / Université de Bourgogne (LRRS - Laboratoire de Recherche sur la Réactivité des Solides). 1997-1999 : ATER à l'IUT Nîmes (dpts GMP et SGM) / Université Montpellier II (LPMC). 1993-1996 : Thèse de Doctorat label Européen / Monitorat 1993 : DEA de Chimie à l'Université Montpellier II, mention « Matériaux de l'électronique et de l'ionique du solide ».

 

 

Synthèse sous champ microonde de matériaux d'électrodes (cathodes) pour batteries ion-lithium. Caractérisations physico-chimiques et électrochimiques des nanoparticules obtenues.

«Mes activités de recherche concernent la réalisation et la caractérisation des performances de nouvelles piles ion-lithium pour une utilisation dans les véhicules électriques hybrides. Les électrodes sont constituées de nanoparticules (dimensions au milliardième de métre) synthétisées par chauffage microonde»

 

 

 

 
 
  • Les activités de recherche de Christelle Bousquet-Berthelin

 
Situation du sujet :
 
Les recherches sur les piles connaissent depuis quelques années un renouveau considérable sous l'impulsion d'une demande croissante en matière d'alimentation autonome en énergie électrique. De nombreuses piles non rechargeables à anode de lithium métal sont de nos jours commercialisées, mais quelques problèmes non négligeables, notamment liés à la sécurité, leur font ombrage. Une façon de contourner ces inconvénients a été de substituer le lithium métallique par un matériau anodique d'insertion de lithium à très bas potentiel. La notion de systèmes « Rocking-Chair », autrement nommés « ion-lithium », est née. Le concept de ces batteries est basé sur le schéma suivant :
 
Li x (A) + (B) → (A) + Li x (B)
(A) et (B) étant les structures hôtes insérant réversiblement le lithium.
 
Ainsi, afin d'optimiser les performances d'un accumulateur de ce type, les matériaux qui retiennent actuellement l'attention des chercheurs ont des structures qui peuvent aisément insérer réversiblement le lithium sur de nombreux cycles. Outre les structures lamellaires, les matériaux à structure spinelle sont de bons candidats du fait des nombreux sites vacants qu'ils offrent.
 
 
Recherche actuelle :
 
Mes travaux concernent l'élaboration de matériaux cathodiques de structure spinelle où le lithium pourra venir s'insérer dans les nombreux sites tétraédriques et octaédriques laissés vacants. La synthèse par chauffage microonde s'effectue en quelques minutes seulement, avec maîtrise de la taille des grains, et obtention de particules nanométriques ayant des surfaces spécifiques élevées. Ces matériaux sont ensuite caractérisés par des techniques physico-chimiques, puis électrochimiques.
 
 
Caractérisations physico-chimiques des nanomatériaux synthétisés :
 
Par différentes techniques en particulier : DRX-Diffraction de Rayons X, MEB-Microscopie Electronique à Balayage, EDX-Energy Dispersive X-ray spectroscopy, MET-Microscopie Electronique à Transmission, AXS-Small Angle X-ray Scattering, méthode BET-Brunauer/Emmett/Teller, PCS-Photon Correlation Spectroscopy, Tests Electrochimiques, ...
 
 
Caractérisations électrochimiques de matériaux d'électrodes :
 
Les tests électrochimiques constituent une étape primordiale et incontournable dans la caractérisation des matériaux énergétiques. Les performances électrochimiques et les propriétés de stockage des nanomatériaux dans notre cas, peuvent être testées par différentes techniques, notamment l'intercalation intensiostatique et la voltampérométrie cyclique, grâce à un système dynamique d'électrochimie, combinant les méthodes conventionnelles d'électrochimie, et doté d'un logiciel de mesures.
 
Les études galvanostatiques (intensité de courant imposée et mesure du voltage) renseignent sur les quantités de lithium insérées dans le matériau cathodique testé au cours de cycles de décharges, et désinsérées lors des charges de la batterie. Les coefficients de diffusion peuvent être ensuite calculés via la méthode G.I.T.T. (Galvanostatic Intermittent Titration Technic).
 
La voltammétrie cyclique est utilisée quant à elle pour étudier les propriétés redox des structures testées. Elle est couramment utilisée, en raison de sa simplicité et de sa rapidité, pour la caractérisation initiale d'un système redox actif. En plus d'obtenir une estimation du potentiel redox, il est aussi intéressant de suivre l'évolution de la capacité spécifique au cours des cyclages ou celle de la tension en fonction de la capacité massique. La finalité, dans la recherche des matériaux d'électrodes, est de les tester dans des piles « expérimentales », et d'en déduire leurs performances, en vue de leurs utilisations ou de leurs améliorations.
 
 
Développement de cet axe à l'IUT Chalon :
 
Les moyens techniques nécessaires ont été financés par le Grand Chalon et le Conseil Régional de Bourgogne.
 
Il s'agit de :

- un four microonde monomodal (acquis en 2010),
- un système de caractérisation électrochimique (système d'analyse avec logiciel de mesure) (acquis en 2011).
- une enceinte à atmosphère contrôlée pour la confection des cellules (piles) expérimentales (acquis en 2012).
 
La construction d'un espace de recherche dédié à cette thématique est actuellement en cours.
 
Cette implantation a plusieurs objectifs :
 
- Contribuer au développement de la Recherche sur le site de l'IUT de Chalon-sur-Saône, et donc promouvoir la filière de l'enseignement du supérieur et de la recherche dans le bassin chalonnais,
- Favoriser le transfert technologique vers les entreprises,
- Accueillir des stagiaires (niveau BTS, Master 1 et 2...) dans cette thématique,
- Étendre la recherche de l'Université de Bourgogne sur ses sites délocalisés.

 

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Contact

Christelle BOUSQUET-BERTHELIN
 
Tél. 03 85 42 44 60
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Laboratoire

  • Laboratoire :
ICB -  Laboratoire Interdisciplinaire Carnot de Bourgogne
Université de Bourgogne
 
  • Département :
Interface et Réactivité dans les Matériaux
 
  • Equipe :
Laser Traitement des matériaux

Travaux de recherche

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