Portrait Razane Bousnobra, doctorante
Des batteries plus sûres grâce au verre : rencontre avec Razane Bousnobra
Au laboratoire CERAMATHS de l’UPHF, Razane Bousnobra explore de nouveaux électrolytes solides pour concevoir des batteries lithium-ion et sodium-ion plus sûres. Rencontre avec une jeune chercheuse passionnée par les enjeux énergétiques.
De l'Algérie au Mans : un parcours guidé par la curiosité
Razane commence son parcours en Algérie, après un baccalauréat scientifique en sciences naturelles. Elle s'oriente vers les sciences de la matière, du Mans, où elle suit une licence de chimie avant de se spécialiser en chimie des matériaux inorganiques.
C'est lors de son premier stage de master qu'elle découvre l'univers des batteries, en travaillant sur les électrodes positives et négatives. Elle y voit un domaine qui répond aux enjeux énergétiques actuels. Son stage de master 2, consacré pendant six mois aux électrolytes pour batteries, confirme son intérêt. « La découverte du fonctionnement des batteries m'a passionnée. » Elle choisit alors d'orienter sa thèse vers les technologies lithium-ion et sodium-ion.
Remplacer le liquide par du verre
Aujourd'hui, la plupart des batteries utilisent un électrolyte liquide composé d'un sel dissous dans un solvant organique. Efficace, cette solution présente néanmoins des risques : le liquide peut être inflammable et fuir. C'est l'une des limites auxquelles les recherches de Razane cherchent à apporter une réponse.
Sa thèse porte sur des électrolytes solides vitreux à base de soufre, contenant du lithium ou du sodium. Ces matériaux sont prometteurs pour remplacer les électrolytes liquides, notamment grâce à leur forte conductivité ionique. Ils présentent toutefois un inconvénient majeur : leur forte sensibilité à l'humidité.
Pour y remédier, Razane explore deux pistes. La première consiste à incorporer une matrice silicatée, reconnue pour sa stabilité chimique et thermique. La seconde vise à élaborer des verres oxysulfurés, afin d'associer les propriétés conductrices des sulfures à la stabilité des oxydes. La mise au point des protocoles de synthèse de ces différents verres dopés au lithium et au sodium constituera une étape importante de sa thèse.
Schema batterie lithium-ion en charge
Lithium ou sodium : pourquoi choisir ?
Razane travaille sur les deux technologies, qui présentent chacune des avantages. Plus abondant et généralement moins coûteux, le sodium constitue une alternative intéressante au lithium, dont les ressources sont plus limitées. Les batteries sodium-ion commencent d'ailleurs à être industrialisées, notamment par une start-up basée à Amiens (TIAMAT).
Le lithium-ion reste, de son côté, une technologie mature qui mérite elle aussi d'être étudiée. Ce double volet prolonge ainsi l'expérience acquise par Razane lors de son stage consacré aux batteries au sodium.
Une thèse entre le CERAMATHS et le LPCA
La thèse de Razane s'inscrit dans une collaboration entre le CERAMATHS, laboratoire de l'UPHF, et le LPCA - Le Laboratoire de Physico-Chimie de l’Atmosphère, à Dunkerque. Pour le moment, elle se concentre sur la synthèse des matériaux au CERAMATHS. Le projet prévoit ensuite de réaliser les tests électrochimiques au laboratoire de Dunkerque, qui dispose des équipements adaptés.
Deux méthodes de synthèse sont étudiées et comparées afin de développer des électrolytes solides à la fois conducteurs et plus stables à l'humidité, une avancée essentielle vers des batteries solides plus sûres et plus performantes.
« C'est la curiosité qui va te porter pendant trois ans »
Razane BousnobraCe qui me motive, c'est la perspective de contribuer à un stockage de l'énergie plus sûr et plus durable. Les batteries sont partout : téléphones, ordinateurs, voitures... Pour moi, l'intérêt est d'améliorer la sécurité.
Aux jeunes qui hésitent à s'orienter vers la recherche en chimie des matériaux, et particulièrement aux jeunes filles, je conseille de prendre le temps de trouver un sujet qui vous passionne vraiment. « C'est la curiosité qui va te porter pendant trois ans. »
Le choix des stages joue également un rôle important dans la décision de poursuivre en thèse. Même si l'on n'a pas toujours la possibilité de travailler sur un sujet qui nous tient à cœur, prendre plaisir à faire de la recherche pendant un stage peut donner envie de continuer dans cette voie.