Thèse Recyclage des Piles Zinc-Carbone Usagées dans de Nouveaux Dispositifs de Stockage d'Énergie H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Lille
École doctorale : ENGSYS Sciences de l'ingénierie et des systèmes
Laboratoire de recherche : Institut d'Electronique, de Microélectronique et de Nanotechnologie
Direction de la thèse : Kamel HADDADI ORCID 0000000248575220
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-05-06T23:59:59Les piles Zinc-Carbone (ZCB) ont connu un développement important au cours des 20 dernières années et sont actuellement commercialisées par plusieurs PME (par exemple Panasonic, Philips, Varta...). Les ZCB sont utilisées pour alimenter divers appareils, tels que des calculatrices, des appareils de soins personnels, des télécommandes, etc. Des efforts soutenus ont été déployés pour éviter toute pollution supplémentaire de l'environnement par les déchets de Zn, Mn et C. Deux stratégies ont été mises au point pour recycler les composants en fin de vie des ZCB, à savoir la récupération à sec pour obtenir des oxydes métalliques ou la récupération par voie humide pour obtenir des sels. Dans le cadre de ce projet, le recyclage des composants des piles zinc-carbone usagées impliquera le démantèlement des piles, l'élimination des composés NH4Cl, MnOOH, Zn(NH3)2Cl2, MnO2 par interaction avec HCl et l'utilisation de la poudre de graphite (G) récupérée pour préparer de l'oxyde de graphène réduit (RGO). L'innovation envisage l'utilisation de nanoparticules (NPs) de RGO et de dichalcogénures de métaux de transition (TMD), ainsi que leurs composites, comme matériaux actifs d'électrodes dans des supercondensateurs asymétriques (ASC) et des supercondensateurs hybrides (HSC).
Cette proposition de doctorat s'inscrit dans le cadre du projet LEAP-SE (Afrique - Europe) et consiste en la préparation et la caractérisation de matériaux d'électrodes RGO-biopolymères et d'électrolytes gélifiés à base de biopolymères, leur caractérisation et leurs applications dans la préparation de dispositifs de stockage d'énergie.

Les piles zinc-carbone (ZCB) ont connu un développement significatif au cours des 20 dernières années et sont actuellement commercialisées par plusieurs PME (par exemple Panasonic, Philips, Varta...). Les ZCB ont été utilisées pour alimenter divers appareils, tels que des calculatrices, des appareils de soins personnels, des télécommandes, etc. Des efforts soutenus ont été déployés pour éviter une pollution environnementale supplémentaire due aux déchets de Zn, Mn et C. Deux stratégies ont été mises au point pour recycler les composants en fin de vie (EoL) des ZCB, impliquant soit une récupération à sec pour obtenir des oxydes métalliques, soit une récupération par voie humide pour obtenir des sels. Dans le cadre de ce projet, le recyclage des composants des piles zinc-carbone usagées impliquera leur démontage, l'élimination des composés NH4Cl, MnOOH, Zn(NH3)2Cl2, MnO2 par interaction avec l'HCl et l'utilisation de la poudre de graphite (G) récupérée pour préparer de l'oxyde de graphène réduit (RGO). Cette innovation envisage l'utilisation de RGO, de nanotubes de carbone (CNT) et de nanoparticules (NP) de dichalcogénures de métaux de transition (TMD), ainsi que de leurs composites, comme matériaux actifs d'électrodes dans les supercondensateurs symétriques (SSC), les supercondensateurs asymétriques (ASC), les supercondensateurs hybrides (HSC), les batteries sodium-ion (SIB) et les batteries Li-ion (LIB). L'optimisation des matériaux composites en tant que matériaux actifs dans les électrodes ainsi que des électrolytes utilisés dans les nouveaux dispositifs de stockage d'énergie (ESD) sera réalisée à l'aide d'outils d'intelligence artificielle (IA).

Le projet recherche un doctorant ayant une solide formation en chimie, avec des compétences en caractérisation des matériaux et en microscopie à champ proche. Une expertise en caractérisation diélectrique micro-ondes est également essentielle pour analyser les propriétés électriques des matériaux. Le candidat devra maîtriser les techniques de synthèse et transformation chimique des matériaux, ainsi que l'utilisation des équipements pour la préparation et l'analyse des composites, dans le cadre du développement de dispositifs de stockage d'énergie.