Vers une nouvelle génération d'électrodes à base de lithium métallique pour batteries rechargeables à haute densité d'énergie

 

Lionel Roué

Institut national de la recherche scientifique

 

Domaine : énergie

Programme : projet de recherche en équipe

Concours 2017-2018

On observe depuis quelques années une croissance notable du marché des véhicules électriques (VEs). Cependant, les consommateurs n'effectueront réellement la transition vers les VEs que si leur autonomie et leur coût égalent ceux des véhicules thermiques. Ceci passe obligatoirement par l'augmentation significative de la densité d'énergie des batteries. Pour ce faire, il est indispensable de développer de nouveaux matériaux d'électrode à haute capacité de stockage.

À ce titre, un des matériaux d'électrode négative les plus intéressants est le lithium métallique de par sa capacité spécifique théorique élevée, sa faible densité et son bas potentiel redox. Cependant, son utilisation dans des batteries rechargeables est problématique du fait principalement de la formation non-contrôlée de dendrites de lithium lors des cycles de charge/décharge qui induit des courts-circuits et rend ce matériau d'électrode non-sécuritaire. Ce projet de recherche vise à répondre à cette problématique via le développement de nouvelles architectures d'électrodes composites tridimensionnelles qui permettront de contrôler la croissance dendritique du lithium. Ces électrodes seront évaluées comme anodes pour batteries à haute densité d'énergie Li-S. Un effort particulier sera consacré à l'étude de leur variation morphologique par tomographie. Ce projet réunira les expertises et infrastructures complémentaires des professeurs L. Roué (INRS-EMT), D. Guay (INRS-EMT), G. Botton (Univ. McMaster) et E. Maire (INSA-Lyon).