Accumulateur Li-ion fonctionnant à haute température - Lithium-ion battery for high temperature applications – HT-LiON

Le projet présenté a pour objectif d’étudier des batteries lithium-ion fonctionnant dans des gammes de températures inhabituelles, impossibles à atteindre avec les éléments actuels, afin de répondre aux besoins de nouveaux marchés dans différentes gammes : [+20 à +150°C] pour le forage pétrolier, [-10 à +85°C] pour le tracking (géolocalisation) ou bien à des températures supérieurs à 100°C pour la stérilisation du matériel médical. Le projet comporte un défi technique important : aujourd’hui, au dessus de 60°C, les accumulateurs lithium-ion vieillissent rapidement. Ce n'est cependant pas une utopie. La faisabilité d’un produit pour le forage pétrolier fonctionnant à 120°C a été démontrée par des études récentes du coordinateur du projet mais il faut encore progresser en durée de vie. En revanche, la faisabilité aux températures supérieures n’est pas démontrée. Il s’agit d’un projet de recherche industrielle assez amont, nécessitant une part importante d’aspects fondamentaux pour comprendre les processus de vieillissement et donner des orientations pour progresser. L’utilisation d’accumulateurs au lieu de piles a toujours un impact environnemental positif : moins de produits sont nécessaires pour le même service et les filières de recyclage des batteries lithium-ion sont en place en Europe. Les enjeux économiques sont importants, car les applications visées concernent des marchés très techniques, à forte valeur ajoutée et en expansion. Le projet rassemble 3 partenaires (un industriel et deux laboratoires universitaires) aux compétences complémentaires, tous trois possédant une longue expérience des batteries Li-ion (matériaux d'électrode, électrolytes, analyse des réactions aux interfaces, développement des éléments et systèmes...). La première tâche du projet consistera à effectuer une analyse fine des mécanismes de vieillissement à haute température d'une première génération de prototypes, pour orienter les études d'amélioration des tâches 2 (nouvelles solutions pour les électrodes) et 3 (amélioration des électrolytes). Les résultats seront progressivement intégrés dans deux nouvelles générations de prototypes construits au cours du projet et analysés en termes de performances et vieillissement. Une tâche spécifique sera consacrée à l'étude de faisabilité à 150°C qui nécessitera de nouveaux types d'électrolytes et matériaux. Les résultats seront valorisés au plan scientifique par des publications dans des journaux spécialisés de renommée internationale et par des communications dans des congrès. Au plan économique, le partenaire industriel développera des prototypes destinés à être testés par des clients potentiels.