Donner à l’INRS
Retour à la page d'accueil

Institut national de la recherche scientifique
Donner à l’INRS
Retour en haut

Karin Kleiner

Recherche étudiant·es ou stagiaires

Expertises

Application et recyclage de matériaux et de dispositifs pour le stockage et la conversion de l'énergie , Développement , Diffraction des poudres , Électrochimie appliquée , Physique de la matière condensée et de l'état solide , Spectroscopie des rayons X , Test

  • Professeure régulière

Téléphone
819 376-2008

Courriel
karin.kleiner@inrs.ca

Centre Énergie Matériaux Télécommunications

Unité mixte de recherche INRS-UQTR sur les matériaux et les technologies pour la transition énergétique

Voir le centre

Intérêts de recherche

Professeur Karin Kleiner développe des matériaux et des électrodes pour les batteries lithium-ion. Pour élucider les mécanismes de vieillissement, elle utilise un large éventail de diagnostics ex situ et in situ/operando tels que la diffraction des poudres et la spectroscopie.

  • Synthèse et caractérisation de matériaux cathodiques à haute énergie, sans Co et à base de Fe, pour les batteries Li ion
  • Recyclage direct et hydrométallurgique des matériaux cathodiques vers une économie circulaire à faible empreinte carbone
  • Spectroscopie électrochimique douce d’absorption des rayons X in situ et ex situ, diffraction et spectrométrie de masse
  • Caractérisation électrochimique et analytique des catalyseurs OER à base de pérovskite

Formation et recherche

  • Synthèse de nouveaux matériaux pour batteries, préparation d’électrodes et caractérisation électrochimique
  • Cellules électrochimiques pour la diffraction et la spectroscopie des poudres operando
  • Spectrométrie de masse électrochimique
  • Chambre d’absorption électrochimique des rayons X mous à la ligne de faisceau KARA du WERA en Allemagne

Projets d’études ou stages offerts

Doctorat

Stage postdoctoral

Synthèse et caractérisation d’oxydes lamellaires enrichis en lithium à base de fer comme matériaux de cathode pour les batteries au lithium-ion
  • Depuis 2025, professeur associé, nouveaux matériaux pour les énergies à l’unité mixte de recherche INRS-UQTR à Trois-Rivières, Québec (Canada).
  • De 2019 à 2024, chef d’un groupe junior développant de nouvelle métrologie et de nouveaux matériaux pour les batteries Li-ion au MEET, Université de Muenster (Allemagne).
  • De 2015 à 2019, Postdoc à la Diamond Light Source (DLS, UK), à l’Université technique de Munich (TUM, Allemagne), à l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT, Allemagne).
  • 2011-2014, employeur de BMW, doctorat à l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT, Allemagne)
  • Organisatrice de la conférence : EMRS fall meeting 2025, Electrochemistry Undercover – GdCH 2022

 

 

  • CEO AGEF eV (Association of Electrochemical Institutions, Germany)

Développement d’une NAPXAS chamber at the WERA Beamline, Karlsruhe (Allemagne) : Plus d’information

Publications

a. Published refereed contributions (since 2017)

I. Journal articles

1. Ying, B.*, Teng, Z., Senyshyn, A., Avdeev, M., Jonas, A., Peng, J., Simonsen, S. B., Indris, S., Dolotko, O., Schmuch, R., Yan, P., Merz, M., Nagel, P., Schuppler, S., Ehrenberg, H., Winter, M., Kleiner K.*, Insights into Homogeneous Bulk Boron Doping at the Tetrahedral Site of NCM811 Cathode Materials: Structure Stabilization by Inductive Effect on TM-O-B Bonds, Small 2025, 21, 9, 2409743. doi.org/10.1002/smll.202409743

2. Liu, H., Hua, W., Kunz, S., Bianchini, M., Li, H., Peng, J., Lin, J., Dolotko, O., Bergfeldt, T., Wang, K., Kübel, C., Nagel, P., Schuppler, S., Merz, M., Ying, B., Kleiner, K., Mangold, S., Wong, D., Baran, V., Knapp, M., Ehrenberg, H., Indris, S.*, Tailoring superstructure units for improved oxygen redox activity in Li-rich layered oxide battery’s positive electrodes, Nature Communications 2024, 15, 9981, 1-14. doi.org/10.1038/s41467-024-54312-z

3. Gnutzmann, M. M., Makvandi, A., Ying, B., Buchmann, J., Lüther, M. J., Helm, B., Nagel, P., Peterlechner, M., Wilde, G., Gomez‐Martin, A., Kleiner, K., Winter, M., Kasnatscheew, J.*, Direct Recycling at the Material Level: Unravelling Challenges and Opportunities through a Case Study on Spent Ni‐Rich Layered Oxide‐Based Cathodes, Advanced Energy Materials 2024, doi.org/10.1002/aenm.202400840

4. Arifiadi, A., Brake, T., Demelash, F., Ying, B., Kleiner, K., Hur, H., Wiemers-Meyer, S., Winter, M., Kasnatscheew, J.*, Towards High Specific Energy and Long Cycle Life of Li/Mn-Rich Layered Oxide || Graphite Lithium Ion Batteries via Optimization of Voltage Window, Adv. Energy Sustainability Res. 2024, 5, 8. doi.org/10.1002/aesr.202400129

5. Peng, J., Sarapulova, A., Fu, Q., Li, H., Liu, H., Dolotko, O., Bergfeldt, T., Kleiner, K., Ying, B., Wu, Y., Baran, V., Welter, E., Nagel, P., Schuppler, S., Merz, M., Knapp, M., Ehrenberg, H., Indris, S., Understanding the Electrochemical Reaction Mechanism of the Co/Ni Free Layered Cathode Material P2-Na2/3Mn7/12Fe1/3Ti1/12O2 for Sodium-Ion Batteries, Chem. Mater. 2024, 36, 9, 4107-4120. doi.org/10.1021/acs.chemmater.3c01552

6. Hausen, F., Scheer, N., Ying, B., Kleiner, K.*, Correlation of the Electronic Structure and Li-ion mobility with Modulus and Hardness in NCM622 Cathodes by Combined NEXAFS, AFM and Nanoindentation, Electrochem. Sci. Adv. 2023;1–10. doi.org/10.1002/elsa.202300017

7. Ying, B., Fitzpatrick, J. R., Teng, Z., Chen, T., Lo, B., Siozios, V., Murray, C. A., Brand, H. E. A., Day, S. J., Tang, C. C., Weatherup, R. S., Merz, M., Nagel, P., Schuppler, S., Winter, M., Kleiner, K.*, Monitoring the Formation of Nickel-Poor and Nickel-Rich Oxide Cathode Materials for Lithium-Ion Batteries with Synchrotron Radiation. Chem. Mater. 2023, 35, 4, 1514–1526. doi.org/10.1021/acs.chemmater.2c02639

8. Jetybayeva, A., Schön, N., Oh, J., Kim, J., Kim, H., Park, G., Lee, Y.-G., Eichel, R.-A., Kleiner, K.*, Hausen, F.*, Hong, S.*, Unravelling the State of Charge-Dependent Electronic and Ionic Structure–Property Relationships in NCM622 Cells by Multiscale Characterization. ACS Appl. Energy Mater. 2022, 5, 1731-1742. doi/10.1021/acsaem.1c03173

9. Leach, A. S., Llewellyn, A. V., Xu, C., Tan, C., Heenan, T. M. M., Dimitrijevic, A., Kleiner, K., Grey, C. P., Brett, D. J. L., Tang, C. C., Shearing, P., Jervis, R.*, Spatially resolved operando synchrotron-based X-ray diffraction measurements of Ni-rich cathodes for Li-ion batteries. Front. Chem. Eng., Fron. Electrochem. Eng. 2022, 3, Article 79194, 1-9. doi.org/10.3389/fceng.2021.794194

10. Merz, M., Ying, B., Nagel, P., Schuppler, S., Kleiner, K.*, Reversible and Irreversible Redox Processes in Li-Rich Layered Oxides. Chem. Mater. 2021, 33, 24, 9534-9545. doi.org/10.1021/acs.chemmater.1c02573

11. Kleiner, K.*, Murray, C. A., Grosu, C., Ying, B., Winter, M., Nagel, P., Schuppler, S., Merz, M., On the Origin of Reversible and Irreversible Reactions in LiNixCo(1−x)/2Mn(1−x)/2O2. J. Electrochem. Soc. 2021, 168, 12, 120533. doi.org/10.1149/1945-7111/ac3c21

12. Sigel, F.*, Schwarz, B., Kleiner, K., Dräger, C., Esmezjan, L., Yavuz, M., Indris, S., Ehrenberg, H., Thermally Induced Structural Reordering in Li- And Mn-Rich Layered Oxide Li Ion Cathode Materials. Chem. Mater. 2020, 32, 3, 1210–1223. doi.org/10.1021/acs.chemmater.9b04355

13. Rasche, B.*, Yang, M., Nikonow, L., Cooper, J.F.K., Murray, C.A., Day, S.J., Kleiner, K., Clarke, S.J.*, Compton, R.G.*, In‐situ Electrochemical X‐ray Diffraction: A Rigorous Method to Navigate within Phase Diagrams Reveals β‐Fe1+ xSe as Superconductor for All x. Angew. Chemie Int. Ed. 2019, 58, 15401–15406. doi.org/10.1002/anie.201907426

14. Rasche, B.*, Yang, M., Nikonow, L., Cooper, J.F.K., Murray, C.A., Day, S.J., Kleiner, K., Clarke, S.J.*, Compton, R.G.*, Elektrochemische In‐situ‐Röntgenbeugung: Eine präzise Methode zur Navigation in Phasendiagrammen enthüllt β‐Fe1+ xSe als Supraleiter für alle x. Angew. Chemie Int. Ed. 2019, 131, 43, 15547-15552. doi.org/10.1002/ange.201907426

15. Friedrich, F.*, Strehle, B., Freiberg, A.T.S., Kleiner, K., Day, S.J., Erk, C., Piana, M., Gasteiger, H.A., Editors’ Choice—Capacity Fading Mechanisms of NCM-811 Cathodes in Lithium-Ion Batteries Studied by X-ray Diffraction and Other Diagnostics. J. Electrochem. Soc. 2019, 166, 15, A3760–A3774. doi.org/10.1149/2.0821915jes

16. Kleiner, K.*, Strehle, B., Baker, A.R., Day, S.J., Tang, C.C., Buchberger, I., Chesneau, F.-F., Gasteiger, H.A., Piana, M., Origin of High Capacity and Poor Cycling Stability of Li-Rich Layered Oxides: A Long-Duration in Situ Synchrotron Powder Diffraction Study. Chem. Mater. 2018, 30, 11, 3656–3667. doi.org/10.1021/acs.chemmater.8b00163

16. Strehle, B., Kleiner, K., Jung, R., Chesneau, F., Mendez, M., Gasteiger, H. A., Piana, M., The Role of Oxygen Release from Li- and Mn-Rich Layered Oxides during the First Cycles Investigated by On-Line Electrochemical Mass Spectrometry. J. Electrochem. Soc. 2017, 164, 2, A400-A406. doi.org/10.1149/2.1001702jes

II. Book chapters

1. Kleiner, K.*, Ehrenberg, H., in “Next Generation Battery Concepts, Electrochemical Energy Storage” / Chapter 5: Challenges Considering the Degradation of Cell Components in Commercial Lithium-Ion Cells: A Review and Evaluation of Present Systems. Springer 2019, page 169-213. doi.org/10.1007/978-3-030-26130-6_5

b. Other refereed contributions

I. Patents

1. Kleiner, K.*, Ying, B., Sutar, P., Synthesis of phase pure LiNixFe1-xO2 (R-3m structure). Patent 2024, Application No. 10 2023 104 776