Personnel impliqué

F. Rabuel, S. Grugeon, G. Gachot, M. Morcrette, S. Laruelle, C. Surcin

Objectifs et possibilités

La plateforme de pré-transfert du RS2E est installée au LRCS depuis 2014. Elle comprend notamment des expertises en sécurité, upscale des matériaux et en prototypage de batteries au format industriel 18650 (utilisé dans les voitures électriques Tesla par exemple). Son but est de permettre à nos chercheurs de tester avec une forte répétabilité et à un niveau préindustriel les découvertes issues de leurs recherches fondamentales et appliquées.

La plateforme de prototypage prend ses racines dans un projet de 1999 de Mathieu Morcrette et Jean-Marie Tarascon. Il s’agissait de tester à Amiens des nouveaux matériaux de batteries, de développer des techniques in situ, et de former les chercheurs français. Cette mutualisation des efforts et des compétences s’est naturellement poursuivie avec la création du RS2E (Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie) en 2011. Depuis, la plateforme s’est d’avantage structurée avec le recrutement de trois ingénieurs (2 CNRS, 1 UPJV) et le financement d’appareils de prototypage lourds achetés chez des spécialistes coréens.

Le projet repose sur une machine d’enduction, une calandreuse et une bobineuse financés par le RS2E, l’ex-région Picardie et le FEDER pour un montant de 600.000€. Ils permettent d’automatiser la fabrication de batteries prototypes.

Dans le Hub de l’énergie, plusieurs salles seront dédiées à ces équipements dont une salle sèche (à hygrométrie contrôlée) ou sera placée la bobineuse.

   

Upscale

Rénald David ...

Sécurité

L’enjeu concernant la sécurité des batteries, est de comprendre les relations entre les composants de la batterie, ainsi que la nature, la quantité et la toxicité éventuelle des composés pouvant être formés en conditions abusives d’utilisation.De plus ces batteries peuvent être sujettes à des problèmes de durabilité et de vieillissement. Ces deux phénomènes proviennent de l’interaction entre les matériaux qui constituent les électrodes et l’électrolyte, principalement des réactions d’oxydo-réduction synonymes de formation de produits de dégradation.

Ci-contre: Gaz issus de la réaction d’un électrolyte et d’un matériau chargé à différentes températures.

Afin d’étudier ces phénomènes, nous avons mis au point des protocoles expérimentaux qui rendent possible la caractérisation (par analyses ESI-HRMS, GC/MS, GC/FTIR/MS) d’un grand nombre de ces produits.

Puis des études mécanistiques de leur formation permettent des avancées significatives dans la compréhension des phénomènes de dégradation des électrolytes.

Ci-contre : Mécanisme de dégradation global d’un électrolyte.

Formation

Dans le cadre des formations entreprises du CNRS, le LRCS propose chaque année une formation sur la "Fabrication de batteries Li-ion : de la formulation à la fabrication de prototypes pré-industriels".

Les objectifs sont de maîtriser les paramètres intervenant sur les performances des solides utilisés ainsi que les différentes étapes de fabrication d'une batterie Li-ion et de savoir formuler une nouvelle composition d'électrode et interpréter la courbe électrochimique d'une batterie Li-ion.

La formation comprend 10h de cours et 22h de travaux pratiques.

M. Morcrette, S. Cavalaglio, S. Grugeon et C. Surcin interviennent dans cette formation.