Grant: Strategic Projects - Group

Une source d'amélioration ayant potentiellement un large impact sur la densité d'énergie des batteries Li-ion est le matériau actif de l'électrode négative. Actuellement, le matériau actif utilisé est le graphite, dont la capacité spécifique est de 372 mAh/g. Il a été récemment démontré que sous certaines conditions, le silicium est un matériau actif tout à fait « révolutionnaire », puisque sa capacité spécifique peut atteindre dix fois celle du graphite. La réaction électrochimique de formation de l'alliage silicium-lithium est réversible. Cependant, cette réversibilité est fortement contrariée par l'expansion volumique importante du Si lors de sa réaction avec le lithium (~300% contre ~10% avec le graphite) ce qui conduit à sa décrépitation et conséquemment à la perte de connectivité électronique au sein de l'électrode et à une très faible tenue en cyclage. Au cours des dernières années, beaucoup de travaux ont été effectués afin de répondre à cette problématique mais à ce jour, aucun résultat totalement satisfaisant et permettant d'envisager une application commerciale n'a été obtenu. Le principal verrou technologique à lever consiste donc à trouver une solution permettant de faire fonctionner du silicium sur un grand nombre de cycles de charge/décharge sans perte de capacité. Ceci implique d'optimiser la composition, la microstructure, la réactivité de surface du matériaux actif à base de Si, et la mise en forme de l'électrode composite (matériau actif + additif conducteur + liant) sur le collecteur de courant afin que la percolation électronique et la stabilité dimensionnelle de l'électrode soient maintenues durant le fonctionnement de la batterie. C'est l'objectif que nous nous sommes fixés dans le cadre de ce projet. Il s'agit d'un projet de recherche franco-canadien qui mettra à profit les expertises et infrastructures complémentaires de deux laboratoires de recherche spécialisés dans le domaine des matériaux appliqués au stockage de l'énergie (IMN, France et INRS-EMT, Canada). Ce projet bénéficiera également du support de trois industriels canadiens (Metafoam, FPInnovations et Bathium).