La technologie de stockage au service de la mobilité décarbonée et de la nouvelle donne énergétique
Le stockage de l'énergie est un enjeu majeur, notamment pour accompagner l'essor des énergies renouvelables intermittentes, et pour décarboner le secteur du transport. La plateforme « Batteries » développe en particulier des batteries lithium-ion, post Li-ion et autres technologies alternatives : matériaux, électrodes, électrolyte, accumulateurs, modules, packs, intégration système, tests électriques…
De la synthèse des matériaux d'électrode et d'électrolyte, au choix des composants et au développement de leurs procédés de mise en œuvre, nous concevons les accumulateurs et les systèmes batteries des générations actuelles et de demain Les projets de R&D réalisés sur la plateforme visent avant tout des applications dans les domaines du transport, mais aussi stationnaire, spatial, médical, militaire, etc.
En tant qu'acteur de R&D citoyen, le CEA-Liten mène ses activités à la recherche de solutions répondant aux enjeux sociétaux et climatiques.
Ainsi, en 2019, le pôle d'essais abusifs est venu renforcer la démarche d'innovation, où la sécurité tient une place centrale. En 2021, c'est le pôle de criblage haut débit et de dépôt localisé dans les locaux du CEA à Pessac qui se met en place. De plus, la conception de batteries sans solvants nocifs dites « tout solide » s'inscrit également dans cette dynamique en développant des cellules compactes, plus performantes et plus sûres.
Forte de sa concentration de moyens et d'équipements préindustriels, la plateforme est un outil de R&D unique en Europe au service des collaborations industrielles.
Pour répondre aux besoins croissants de développement, la plateforme est organisée en 4 pôles d'activité, et s'appuie par ailleurs sur des outils de caractérisation physicochimiques variés et de modélisation multi échelles :
1 - L'activité « Matériaux » pour la pré-industrialisation de la synthèse de matériaux pour :
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Identifier les matières premières (précurseurs de synthèse) les plus intéressantes d’un point de vue performance et d’un point de vue environnement, -
Synthétiser de nouvelles compositions de matériaux organiques et inorganiques,
- Synthétiser des matériaux d’électrode à partir de batteries usagées (boucle vertueuse),
- Améliorer et optimiser les compositions existantes par le biais de progrès sur les procédés ou grâce à des approches de substitution ou de coating,
- Réduire ou supprimer la quantité de cobalt et autres éléments critiques dans les batteries, et donc leur impact environnemental,
- Mettre à l’échelle pilote (1kg) des synthèses issues des laboratoires, afin d’éprouver le procédé et d’alimenter l’activité électrodes et accumulateurs pour permettre la réalisation de petites séries de prototypes.
2- L’activité « Électrodes et Accumulateurs » pour la réalisation des électrodes et des cellules Li-ion (et post Li-ion) pour :
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Permettre, grâce à son infrastructure (1000 m2 de salle anhydre) et à ses équipements à plusieurs échelles, la réalisation de prototypes fonctionnels en petites et moyennes séries,
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Fabriquer des encres, des électrodes et des accumulateurs Li-ion et post Li-ion, en voie traditionnelle (solvant) ou en voie sèche (extrusion, laminage),
- Mettre en forme les composants d’électrode (laminage lithium,…) et d’électrolyte (presse à chaud,…),
- Réaliser la formation électrique des accumulateurs.
3 - L’activité « Assemblage/Désassemblage, packs et modules » pour :
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Dimensionner et concevoir des systèmes batteries répondant aux cahiers des charges applicatifs de nos partenaires, en prenant en considération les problématiques mécaniques, électriques et thermiques,
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Mettre en œuvre les outils d’assemblage/désassemblage, les développer, les fiabiliser et les maintenir,
- Réaliser les assemblages/désassemblage de packs batteries,
- Développer et intégrer le système de gestion de la batterie (BMS),
- Programmer et communiquer avec la batterie par le biais de son BMS afin de l’évaluer en conditions représentatives de l’usage final.
4 - L’activité « Test et Qualification » pour :
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Réaliser des tests sur accumulateurs en conditions normales, dégradées et abusives,
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Instrumenter les accumulateurs pour l’acquisition de données physiques au cours du test électrique,
- Piloter la réalisation d’essais abusifs,
- Garantir la conformité des essais et des résultats (pas de certification).
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