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
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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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Électrolytes polymères secs à base de copolymère à blocs3. Classification des électrolytes polymères et leurs limites
Les premiers électrolytes polymères solides secs (EPS) ont été obtenus à partir de sels de lithium, tels que LiClO4 ou LiBF4, et du poly(oxyéthylène) POE de haute masse molaire . Dans de tels systèmes, aucun solvant organique liquide n'est utilisé, le polymère hôte joue le rôle de solvant solide. Le POE contient des sites de coordination éthers qui permettent la dissociation des sels, ainsi qu'une structure macromoléculaire souple qui favorise le transport ionique. Néanmoins, la présence de zones cristallines dans le POE interfère avec le transport des ions qui nécessite une phase amorphe. Cela affecte la conductivité ionique à des températures inférieures à la température de fusion du POE autour de 65 oC. Au-dessus de cette température, la conductivité ionique augmente fortement (> 10–2 S/m), mais le POE devient un liquide visqueux et perd sa stabilité mécanique. Les batteries lithium métal polymères utilisant le POE sont donc a priori des batteries chaudes (80 à 100 oC), ce qui est une première limitation. Il a été montré par ailleurs qu'à ces températures les électrolytes POE n'entravent pas la croissance dendritique.
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De nombreuses voies de recherche ont été explorées pour casser la cristallinité du polymère hôte à température ambiante. On peut citer les matériaux constitués de nano/microcharges inorganiques dispersées dans une matrice de polymère, appelé « électrolytes polymères composites ». Généralement, des oxydes inorganiques de haute surface spécifique sont utilisés, tels que SiO2 , TiO2 ...
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BIBLIOGRAPHIE
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