Etude de la Fiabilité des Microbatteries – EFIMI

Pour les systèmes nomades (téléphone mobile, PC portable, etc.), le stockage de l'énergie est crucial car l'autonomie du système en découle. Outre la source principale d'énergie (batteries lithium-ion), ces systèmes nécessitent une source d'énergie embarquée de faible volume. Cette source d'énergie est actuellement constituée d'une pile bouton rapportée sur le circuit imprimé alimentant notamment l'horloge interne lorsque la batterie principale est déchargée ou retirée de l'appareil. - Devant l'augmentation des fonctionnalités intégrées dans ces systèmes, la place occupée par chaque composant devient critique. Il est alors essentiel de rendre compatible cette source d'énergie avec une approche Système in Package (SiP), offrant alors des avantages indéniables, notamment un encombrement réduit et la possibilité d'être assemblé comme un composant électronique classique. Outre ce marché de remplacement des piles boutons, de telles microbatteries permettraient le développement de nouvelles applications (capteurs autonomes, tags RFID sécurisés...). - Enfin, ces microbatteries présentent un avantage élevé du point de vue sécurité (aucun risque de fuite ou d'explosion du fait de l'absence d'électrolyte liquide) et environnemental (faible quantité de matériaux actif non toxiques). - Pour ces applications, les microbatteries doivent notamment être compatibles avec les traitements thermiques de type profil de refusion d'alliage sans plomb. Elles doivent également posséder une durée de vie en fonctionnement et en stockage similaire à celle des autres composants électroniques. - - C'est dans cette optique que le projet EFiMi ici présenté se propose d'étudier le comportement des matériaux, des interfaces entre matériaux, ainsi que celui du système microbatterie solide complet. Dans ce projet, les sous-systèmes matériaux et interfaces, ainsi que le système complet seront confrontés à des contraintes de process et de fonctionnement particulièrement sévères, définies au préalable en fonction de l'application finale. Les importants moyens de caractérisation disponibles au sein du consortium seront alors utilisés pour analyser ces différents systèmes. - La décomposition du système en éléments simples permettra d'atteindre l'objectif final d'EFiMi qui est de comprendre les mécanismes de défaillance des microbatteries, ainsi que d''identifer les facteurs d'accélérations de ces défaillances, ce dans la perspective de disposer de modèles prédictifs de durée de vie des microbatteries. - - Le consortium est constitué d'un industriel (STMicroelectronics), apportant la connaissance du marché ainsi que des moyens de mises sous contraintes (fiabilité). Il comprend également des laboratoires publics (CEA-LITEN, GEMBatt, IPREM, LRCS) avec une forte expérience dans le domaine des microbatteries, ainsi que les moyens de synthèse des empilements et d'importants moyens de caractérisation des matériaux et interfaces. ...