Développement de Batteries Li-Ion à Electrode Négative de Silicium – BaSilic

Une source d'amélioration ayant potentiellement un large impact sur la densité d'énergie des batteries Li-ion est le matériau actif de l'électrode négative. Actuellement, le matériau actif utilisé est le graphite, dont la capacité spécifique est de 372 mAh/g. Il a été récemment démontré que sous certaines conditions, le silicium est un matériau actif réversible tout à fait « révolutionnaire », puisque sa capacité spécifique peut atteindre dix fois celle du graphite. La réaction électrochimique de formation de l'alliage silicium-lithium est réversible. Cependant, cette réversibilité est fortement contrariée par l'expansion volumique importante du Si lors de sa réaction avec le lithium (~300% contre ~10% avec le graphite) ce qui conduit à sa décrépitation et conséquemment à la perte de connectivité électronique au sein de l'électrode et à une très faible tenue en cyclage. Au cours des dernières années, beaucoup de travaux ont été effectués afin de répondre à cette problématique mais à ce jour, aucun résultat totalement satisfaisant et permettant d'envisager une application commerciale n'a été obtenu. Le principal verrou technologique à lever consiste donc à trouver une solution permettant de faire fonctionner du silicium sur un grand nombre de cycles de charge/décharge avec une faible perte de capacité. C'est l'objectif que nous nous sommes fixés dans le cadre de ce projet. A cet effet, ce projet de recherche franco-canadien mettra à profit les expertises et infrastructures complémentaires de deux laboratoires de recherche spécialisés dans le domaine des matériaux appliqués au stockage de l'énergie (IMN, France et INRS-EMT, Canada). Ce projet bénéficiera également du support de trois industriels canadiens (Metafoam, FPInnovations et Bathium).