Procédés innovants et écoresponsables pour la mise en uvre de batteries lithium-ion
Auteur / Autrice : | Ella Löwensohn |
Direction : | Cyrille Sollogoub |
Type : | Projet de thèse |
Discipline(s) : | Sciences pour l'ingénieur spécialité Procédés de fabrication - Génie mécanique |
Date : | Inscription en doctorat le 01/10/2023 |
Etablissement(s) : | Paris, HESAM |
Ecole(s) doctorale(s) : | École doctorale Sciences des métiers de l'ingénieur |
Partenaire(s) de recherche : | Laboratoire : Pimm - Laboratoire Procédés et ingénierie en mécanique et matériaux |
Equipe de recherche : TemPo : Vieillissement des polymères et matériaux organiques | |
établissement de préparation de la thèse : Conservatoire national des arts et métiers (France) |
Mots clés
Résumé
Les objectifs de réduction des émissions de gaz à effet de serre, objet de l'accord de Paris, déclinés dans le package européen, nécessitent d'augmenter significativement la part de l'électricité de source renouvelable dans le mix énergétique mondial. Dans ce contexte, le stockage de l'énergie va s'accroître considérablement et nécessite des dispositifs de stockage fiables, sûrs et efficaces. Parmi ceux-ci, les batteries lithium-ion de 3ème génération restent des technologies de pointe, permettant un niveau de densité énergétique élevé, et connaissent un succès grandissant, en lien avec le développement des marchés des véhicules électriques. Pour faire face à cette demande croissante, un travail important doit être mené sur les procédés de fabrication des différentes composantes des batteries (électrodes, séparateurs, collecteurs) ainsi que leur assemblage en cellule. Les méthodes traditionnelles de fabrication des différentes composantes d'une batterie font intervenir des procédés par voie solvant, coûteux en énergie et peu vertueux d'un point de vue écologique. Ce travail de thèse vise à développer des méthodes alternatives de fabrication par voie fondue en extrusion, plus productives et écoresponsables, et moins consommatrices d'énergie. Le travail de la thèse débutera par le choix des matériaux et formulations des mélanges de matières actives et de liants polymères, ainsi que de leur caractérisation rhéologique. Il se poursuivra par l'optimisation de la fabrication à partir des formulations sélectionnées des différentes composantes de la batterie et de leur assemblage. Des études microstructurales systématiques permettront de mettre en évidence les effets des différents paramètres du procédé. Enfin, les performances électrochimiques de la batterie (conductions électronique et ionique) seront évaluées et reliées à la microstructure générée par le procédé.