Spectroscopie operando par fibre optique infrarouge pour percer la chimie secrète des batteries Li(Na)-ion – SensOLiB

Le projet s’inscrit dans un contexte où les batteries sont de plus en plus utilisées dans les secteurs du transport et de l’énergie. Le contrôle de l’état dynamique - chimique et thermique - d’une cellule en fonctionnement est crucial pour réaliser des avancées technologiques significatives en termes de sécurité, de fiabilité et même de durabilité des batteries.
SensOLiB mettra en œuvre, pour la première fois dans le domaine des batteries, une spectroscopie operando par fibre optique infrarouge permettant de caractériser les espèces chimiques parasites qui se forment dans les batteries commerciales en conditions réelles de fonctionnement.
Le projet vise à caractériser in operando les espèces chimiques impliquées dans la formation de la couche d’interface d’électrolyte solide (SEI), qui se forme au cours du cycle de la batterie, et celles qui apparaissent suite à la dégradation de l’électrolyte dans les batteries Li-ion et Na-ion. Il vise également à étudier l’effet d’additifs sur la stabilité de l’électrolyte. L’étude sera complétée par des analyses in operando des électrodes et des gaz qui se forment pendant le cyclage.
Pour ce faire, la spectroscopie d’ondes évanescentes dans le moyen infrarouge sera mise en œuvre à l’aide de fibres optiques de verre de chalcogénures. Des fibres de silice à réseau de Bragg seront également implantées dans les batteries, en complément des fibres de chalcogénures. La combinaison des deux types de fibres conduira à la réalisation d’un capteur multi-paramètres capable de fournir en une seule étape une caractérisation in operando complète, chimique et physique.
SensOLiB a l’ambition de découvrir des voies inexplorées pour concevoir de nouvelles batteries avec une fiabilité et des performances accrues.