Bibliographie & annexes
Présentation
RÉSUMÉ
Pour les applications nécessitant le stockage et la conversion de grandes quantités d'énergie telles que le véhicule électrique et les énergies intermittentes renouvelables, des batteries présentant à la fois une grande densité d'énergie (kWh/kg), un coût faible (euros/kWh), une grande sécurité et une longue durée de vie sont nécessaires. Parmi les différentes technologies en développement, les batteries « tout solide » lithium métal polymère sont particulièrement prometteuses. Les verrous de cette technologie portent sur l'utilisation du lithium métal à l'électrode négative et sur le développement d'un électrolyte polymère permettant un fonctionnement à température ambiante. Les différentes stratégies développées portant sur les électrolytes polymères secs, électrolytes plastifiés, électrolytes gélifiés, électrolytes caoutchouteux sont présentés dans cet article.
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For applications that require the storage and conversion of large quantities of energy such as electric vehicles and renewable intermittent energy systems, batteries combining high energy density (kWh/kg), low cost (euros/kWh), high reliability and long service life are necessary. Among various technologies under development, “all solid” lithium-metal-polymer batteries are particularly promising. The difficulties of this technology lie in the use of lithium metal at the negative electrode and the development of a polymer electrolyte allowing operation at room temperature. Different strategies developed based on dry polymer electrolytes, plasticized electrolytes, gelled electrolytes and rubber electrolytes are presented in this article.
Auteur(s)
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Renaud BOUCHET : Professeur Grenoble INP, CNRS, LEPMI – UMR 5279, Saint Martin d'Hères, France
-
Trang N.T. PHAN : Maître de conférences - Aix-Marseille Université, CNRS, ICR – UMR 7273 - Équipe CROPS, Marseille, France
INTRODUCTION
Domaine : Stockage et conversion de l'énergie
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Accumulateur/batteries
Domaines d'application : Véhicule électrique, énergie renouvelable
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Tenerrdis, Capenergies, IAR
Centres de compétence : Réseau national sur le Stockage Électrochimique de l'Énergie, RS2E, associé au Labex « Store-Ex »
Industriels : Blue Solutions
Autres acteurs dans le monde : SEEO, DBM Energy
Contact : [email protected] ; [email protected]
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Fabrication de la batterie lithium métal polymère4. Électrolytes polymères secs à base de copolymère à blocs
Les électrolytes solides copolymères à blocs comportent un bloc A, permettant d'assurer la conduction des ions, et un bloc B qui apporte la tenue mécanique du matériau de par sa valeur de T g élevée. Le choix du bloc conducteur s'est essentiellement porté sur le POE, ce dernier constitue, soit le squelette principal linéaire, soit les greffons pendants du bloc A. Les principales architectures des copolymères à blocs à base de POE, présentées dans la figure 1, correspondent soit à des diblocs AB ou à des triblocs BAB.
Dû à l'incompatibilité chimique entre les blocs, un phénomène de séparation de phase est observé, mais l'existence de liens covalents entre les blocs restreint la taille des domaines à l'échelle des blocs (~ 10 à 100 nm). Ce phénomène est appelé « micro-séparation de phase », même si la taille des domaines observés est de l'ordre du nanomètre. Ces systèmes sont donc macroscopiquement homogènes, mais hétérogènes à l'échelle microscopique. Lors de la micro-séparation de phase, il y a une organisation des nanodomaines en structures régulières et périodiques. Dans le cas d'un copolymère dibloc AB, la morphologie dépend de :
-
la masse molaire globale du copolymère ;
-
la composition du copolymère, caractérisée par la fraction volumique φ A du bloc A ;
-
la nature chimique de chacun des blocs A et B qui définit leur miscibilité relative et caractérisée par le paramètre d'interaction de Flory-Huggins χ AB (cf. [AF 6 045], § 2.2).
Les copolymères diblocs AB sont susceptibles de s'organiser selon quatre morphologies : sphérique, cylindrique, gyroïde (bi-continue) et lamellaire (figure 2).
La structure lamellaire est thermodynamiquement stable pour des diblocs quasi symétriques. Dans...
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BIBLIOGRAPHIE
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