A l’occasion du prochain salon BATTERIES EVENT du 16 au 18 octobre, le Carnot Ingénierie@Lyon vous accueille sur son stand au Centre des Congrès à Lyon.
« Études portant sur le stockage de l’énergie électrique aux laboratoires MATèIS et Ampère : depuis l’échelle de la microstructure des matériaux d’électrode jusqu’aux performances des packs batterie dans leur environnement. »
Une des solutions largement adoptée pour la transition énergétique consiste à utiliser d’avantage d’énergie électrique. Cette transition entraîne le développement d’un nouveau mix énergétique, intégrant massivement les énergies renouvelables et le déploiement de solutions de mobilité dites décarbonées. Ces changements impliquent une très forte croissance du nombre de batteries en utilisation qui pose la question de la durabilité forte.
La microstructure des électrodes de batteries est un élément clef du fonctionnement et des performances de ces dispositifs. L’électrode négative doit pouvoir insérer les ions lithium pendant le cycle de charge de la batterie. Les solutions actuelles en graphite, peuvent être améliorées par ajout de petites quantités de silicium, de capacité théorique 10 fois supérieure au graphite. L’électrode positive fournit les ions lithium pendant la charge, puis les réinsère pendant la décharge. Plusieurs types de matériaux sont utilisés, LFP, NMC. Ces deux électrodes ont en commun d’être de matériaux rassemblant la phase active décrite mais aussi un liant (qui doit conduire les électrons) et un certain volume de porosité interconnectée pour que l’électrolyte liquide ou solide conduisant les ions lithium puisse les imprégner. La morphologie de cette microstructure ainsi que sa stabilité pendant le processus de cyclage, est étudiée au laboratoire MatéIS par le biais d’essais in situ en tomographie aux rayons X.
À un niveau d’échelle au-dessus, le laboratoire Ampère travaille de la cellule jusqu’au pack dans l’objectif de répondre aux enjeux de soutenabilité, de rentabilité et d’amélioration des performances des batteries. Nous proposons des analyses de performances et des modèles de comportements électrique, thermique et de vieillissement des batteries lithium-ion. Nous développons des méthodes de diagnostic, de pronostic et d’estimation des états de charge et de santé des batteries. Ces méthodes permettent d’améliorer la sûreté de fonctionnement des batteries lithium-ion de première et de seconde vies, d’optimiser le dimensionnement d’un pack et de mettre en œuvre des stratégies de gestion de l’énergie innovante aussi bien à l’échelle du BMS (Battery Management System) qu’à l’échelle du système dans lequel la batterie évolue. Le laboratoire Ampère travaille également sur la mise en relation des points ci-dessus avec l’évaluations/prise en compte des impacts environnementaux.
Bios:
Dr. Eric Maire, directeur de recherche CNRS, dans le laboratoire MATEIS, est spécialiste en science des matériaux. Il a participé au développement des essais in situ en tomographie des rayons X initialement au synchrotron. Il a ensuite initié l’achat de 3 tomographes au laboratoire MatéIS. Depuis 1995, il a acquis une solide expérience en caractérisation par ce type de méthodes. Durant les 5 dernières années, une partie de ses travaux est tournée vers l’application d’essais in situ en tomographie sur l’étude des modes de dégradation de matériaux au sein des batteries Li-ion. Il a réalisé plusieurs fois ce type d’essais au laboratoire et surtout au synchrotron. Il a travaillé sur les anodes au silicium, les batteries Li/S, les cathodes mixtes LFP/NMC et le Li-métal. Il est co-auteur de plus de 300 RICL (Nature Materials, Advanced Energy, Nano Energy), auteur de 8 chapitres de livre (h-index 71, 23000 citations au total, source google scholar).
Dr. Margot Gaetani-Liseo, maître de conférences à l’Université Lyon 1 et au laboratoire Ampère, effectue ses travaux de recherche sur le comportement, le contrôle et la conception optimale (dimensionnement et gestion) des systèmes de stockage d’énergie (SSE) – principalement des batteries Plomb et Lithium-ion. Elle travaille sur la modélisation, la caractérisation, le vieillissement et la gestion des batteries, de la cellule au système, considérant la batterie dans son environnement (véhicules électriques et applications stationnaires comme les réseaux et les micro-réseaux).
Dr. Hugo Helbling, maître de conférences au laboratoire Ampère, spécialisé sur l’évaluation et la prise en compte des impacts environnementaux pour la conception, gestion et utilisation des systèmes d’énergie électrique (batteries, condensateurs, convertisseurs d’électronique de puissance, machines électriques, micro-réseaux).
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