Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation
CEMHTI - UPR3079 CNRS

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Membres du Thème - Members

  C. Bessada PI
  M. Deschamps PI
  B. Porcheron Staff
  A. Rakhmatullin PI
  E. Salager PI
  D. Zanghi PI
  L. Afonso de Araujo PhD st.
  Z.T. Tan PhD st.
  A. Zhadan PhD st.

Structure et Dynamique : Matériaux pour l'Energie et Sels Fondus
Structure and Dynamics : Materials for Energy and Molten Salts

Responsable : Michaël Deschamps / List of Publications...

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2019 Chaudoy Victor, Jacquemin Johan, Tran-Van François, Deschamps Michaël, Ghamouss Fouad
'Effect of mixed anions on the transport properties and performance of an ionic liquid-based electrolyte for lithium-ion batteries'
Pure Appl. Chem. 91 1361 (2019) doi:10.1515/pac-2018-1006


L'équipe a acquis un savoir-faire unique dans le domaine de la RMN à haute température, qui est par ailleurs un des rares outils capables de sonder la structure et la dynamique des milieux  fondus à hautes températures (jusqu’à 1500°C).

L’étude par RMN in situ de milieux sels fondus, corrosifs, volatiles et hygroscopiques est réalisée en creusets étanches et inertes, chauffés par laser CO2. Cette instrumentation est unique à l’échelle internationale et nous permet de décrire la structure des bains fondus en identifiant les espèces en présence formées selon l’influence de différents paramètres environnementaux ou en mesurant le coefficient de diffusion des espèces mobiles.

Nos résultats sont confrontés aux données expérimentales obtenues par électrochimie ou par EXAFS in situ. Les études de milieux à haute température par RMN sont aujourd’hui efficacement complétées par la dynamique moléculaire et par le calcul ab initio de paramètres RMN permettant d’interpréter les variations de déplacements chimiques ou de coefficients de diffusion observées lors de modifications de conditions expérimentales, ce qui est unique aujourd’hui dans le monde.

Applications:

électrolyse de l’aluminium, fluorures d’intérêt nucléaire (pour le retraitement des déchets par voie pyrochimique, en tant que fluides caloporteurs ou bien dans le cadre d’un réacteur à sels fondus, un des concepts proposés pour les réacteurs de Génération IV, électrolytes solides pour batteries ou SOFC.

Matériaux pour le stockage de l'énergie

L'équipe s'intéresse à la caractérisation de matériaux de batteries et supercondensateurs (ordre/désordre, défauts, mobilité ionique...) et à l'étude des mécanismes de charge et décharge par RMN in situ & operando. La RMN apporte une information complémentaire des autres spectroscopies ou techniques de diffraction sur l'environnement et la mobilité des atomes porteurs de spins.

L'utilisation de gradients de champs pulsés permet de mesurer la diffusion des molécules des électrolytes dans des électrodes modèles ou de localiser le signal émis par une partie de l'électrode en condition operando avec une résolution de 100 micromètres dans les batteries.


Imagerie spectroscopique du 7Li dans une batterie LCO-LTO



Publications des membres | member's publications
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ACL

doi  
A.Zhadan, V.Sarou-Kanian, L.Del Campo, L.Cosson, M.Malki, C.Bessada
"Transport properties in molten carbonates: self-diffusion and conductivity measurements at high temperature"
International Journal of Hydrogen Energy in press

ACL

doi HAL 
S.Kim, E.Jeong Kim, Y.Charles-Blin, K.Guérin, M.Dubois, D.Flahaut, H.Martinez, M.Deschamps, D.Miller, J.T.S.Irvine, A.R.Armstrong, L.Monconduit, N.Louvain
"Atomic layer fluorination of 5 V class positive electrode material LiCoPO4 for enhanced electrochemical performance"
Batteries and Supercaps in press

ACL

doi HAL 
R.J.Messinger, T.V.Huynh, R.Bouchet, V.Sarou-Kanian, M.Deschamps
"Magic-Angle-Spinning-Induced Local Ordering in Polymer Electrolytes and Its Effects on Solid-State Diffusion and Relaxation NMR Measurements"
Magnetic Resonance in Chemistry 1-12 2020

ACL

doi  
Aïmen E.Gheribi, Mathieu Salanne, Didier Zanghi, Kelly Machado, Catherine Bessada, Patrice Chartrand
"First-Principles Determination of Transference Numbers in Cryolitic Melts"
Industrial & Engineering Chemistry Research 59 13305-13314 2020

ACL

doi  
Nicolas Dubouis, Alessandra Serva, Roxanne Berthin, Guillaume Jeanmairet, Benjamin Porcheron, Elodie Salager, Mathieu Salanne, Alexis Grimaud
"Tuning water reduction through controlled nanoconfinement within an organic liquid matrix"
Nature Catalysis 3 656–663 2020

ACL

doi  
S.J.Tambio, N.Besnard, M.Deschamps, and B.Lestriez
"Charge Transport Limitations to the Power Performance of LiNi0.5Mn0.3Co0.2O2 Composite Electrodes with Carbon Nanotubes"
ECS Transactions 97(7) 89-100 2020
ACL

doi  
Tahya Bamine, Edouard Boivin, Christian Masquelier, Laurence Croguennec, Elodie Salager, Dany Carlier
"Local atomic and electronic structure in the LiVPO4(F,O) tavorite-type materials from solid-state NMR combined with DFT calculations"
Magnetic Resonance in Chemistry ASAP 2020
ACL

doi  
Catherine Bessada, Didier Zanghi, Mathieu Salanne, Ana Gil-Martin, Mathieu Gibilaro, Pierre Chamelot, Laurent Massot, Atsushi Nezu, Haruaki Matsuura
"Investigation of ionic local structure in molten salt fast reactor LiF-ThF4-UF4 fuel by EXAFS experiments and molecular dynamics simulations"
Journal of Molecular Liquids 307 112927 2020
ACL

doi  
M.Boča, M.Molokeev, A.Rakhmatullin, Z.Netriová
"The structure of the metastable K18Ta5Zr5F63 phase"
New Journal of Chemistry 44 9264-9270 2020

ACL

doi  
Ľubomír Smrčok, Armel Le Bail, Miroslav Boca, Aydar Rakhmatullin
"Polymorphism of K2ZrF6"
Crystal Growth and Design 20 3867−3881 2020

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