OPerando Energy STORage Materials analysis: from the Lab-scale to Large scale facilities

Le projet OPENSTORM vise à développer une plateforme de caractérisation multi-modale multi-échelle multi-techniques basée sur des approches expérimentales operando pour acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes réactionnels et de vieillissement des batteries. Les objectifs sont de i) dépasser les limites actuelles des techniques operando de laboratoire et aux grands instruments, ii) développer de nouvelles techniques et méthodes, et iii) concevoir des couplages permettant une accélération des découvertes grâce à la caractérisation dite corrélative. Le projet s’articule selon quatre axes : l’étude structurelle des matériaux par diffraction et diffusion de rayonnement, l’étude morphologique par l’imagerie X, neutrons et par faisceau d’ions, l’étude de l’environnement chimique local et des propriétés électroniques par des techniques spectroscopiques, et l’étude des interfaces par des méthodes spécifiques comme la spectroscopie de photoémission. Un cinquième axe transverse est dédié à la corrélation entre les méthodes, impliquant le développement d’outils de standardisation communs.

Les 12 partenaires du projet développent des cellules électrochimiques et des méthodes d’acquisition et de traitement de données adaptées à l’étude, en particulier, des batteries Li-ion, Na-ion et tout-solide en lien avec les autres projets du PEPR comme LIMASSE ou Hipohybat. C’est toute une panoplie de techniques qui sont déployées par les différents laboratoires pour comprendre l’évolution des matériaux au cours des cyclages, d’un point de vue de leurs propriétés chimiques, électroniques, structurales et morphologiques. De plus, Openstorm organise et opère plusieurs workflows multi-sites et multi-techniques, de manière à coordonner les recherches et obtenir une vision plus holistique des processus réactionnels en dégageant deux piliers principaux d’investigation : l’étude de la réactivité pendant les premiers cycles, et l’étude des dégradations pendant les cycles successifs. Les workflows sont appliqués sur des matériaux choisis en commun pour répondre à des questions scientifiques identifiées comme des défis actuels importants, par exemple la stabilité des interfaces électrode-électrolytes ou le comportement des matériaux à haut potentiel.