Batteries “tout solide” développées par Frittage Flash – SoliBat

Depuis les années 90, les batteries Li-ion sont les systèmes de stockage de l’énergie les plus utilisés pour les applications portables. Cependant, leurs limites intrinsèques sont en passe d’être atteintes, alors que la demande en termes de performances et de sécurité est sans cesse grandissante. Les batteries commerciales actuelles risquent de ne pas pouvoir satisfaire les besoins des applications émergentes (véhicules électriques et hybrides, stockage des énergies renouvelables,…), voire des applications plus spécifiques à forte valeur ajoutée. Dans ce contexte, il apparaît nécessaire de développer des technologies avancées de systèmes de stockage ayant des caractéristiques telles que grandes densités d’énergie, longue durée de vie, bas coût de production, peu ou pas de maintenance et une grande sécurité d’utilisation. Les batteries « tout solide » sont susceptibles de répondre à ces demandes tout en présentant un intérêt supplémentaire si l'on considère des fonctionnements à haute température ou le design de cellules particulières. Jusqu'alors le développement de ce type de technologie se heurtait au problème de leur mise en forme. Répondant à l’objectif annoncé, les résultats obtenus dans le cadre du projet CeraLion (Stock-E-07-04) démontrent la faisabilité du développement en une étape et des temps courts de batteries massives "tout solide" par Frittage Flash (ou Spark Plasma Sintering SPS). L'objectif de ce nouveau projet est de valoriser nos précédents résultats et le brevet en cours de dépôt en amenant l'utilisation de la technologie "tout solide" aux portes des applications. Le projet proposé nécessite dans un premier temps de rester très fondamental en imposant un travail d'optimisation des matériaux existants pour améliorer les performances de nos prototypes. Cela ne pourra être atteint qu'en considérant en parallèle une approche formulation/mélange des composés solides (matériau actif, électrolyte, conducteur électronique) présents dans les électrodes composites. Ces dernières doivent présenter une microstructure optimisée garantissant la percolation ionique et électronique au sein du volume de la céramique sans pénaliser la densité d'énergie. La mise en forme par SPS des batteries "tout solide" sera optimisée par un contrôle des paramètres ajustables du procédé de frittage dont l’étude de l’influence sur le comportement électrochimique des cellules permettra d'isoler les conditions optimales. Ces conditions permettront de développer des cellules, dont certaines présenteront des géométries particulières, qui seront soumises à des tests standards par notre partenaire industriel, afin de valider la technologie "tout solide".