Des fibres optiques et des capteurs in situ pour des batteries plus intelligentes et plus performantes

27 août 2020

Un article publié dans la revue Nature Energy montre qu’une analyse avancée des informations captées (décalage des longueurs d’onde) par des capteurs placés dans les cellules permet de connaître en temps réel, et à la demande, l’état de santé des batteries. Les membres laboratoire de chimie du solide et de l’énergie (Collège de France / CNRS / Sorbonne Université) dirigé par le Pr Jean-Marie Tarascon ont participé aux travaux pionniers de cette équipe internationale (Collège de France, CNRS, Hong Kong Polytechnic University, MIT, Dalhousie University).

CP-Tarascon

Montage expérimental composé d’une cellule 18650 et de capteurs à fibre optique « Bragg » (FBG).
Crédit photo : laboratoire de chimie du solide et de l’énergie, Collège de France / Benjamin Campech, RS2E.

Les batteries sont aujourd’hui utilisées pour un grand nombre d’applications (appareils portatifs, mobilités électriques, stockage des énergies renouvelables…) Dans nos sociétés modernes où la gestion de l’énergie devient un enjeu essentiel, cette technologie revêt plus que jamais une importance particulière. Chercheurs et industriels cherchent notamment à assurer la sécurité et la fiabilité de ces systèmes de stockage en développant des outils permettant de suivre de l’intérieur l’évolution des batteries. Ces avancées ouvrent la voie des batteries intelligentes du futur. Une équipe internationale (Collège de France, CNRS[1], Hong Kong Polytechnic University, MIT, Dalhousie University) a adopté une approche transdisciplinaire et encore peu explorée : celle d’incorporer des fibres optiques munies de capteurs dits « de Bragg » dans des cellules[2] de format 18650[3].

L’innovation réside ici dans l’exploitation des signaux optiques obtenus pour décoder les événements thermiques et chimiques ayant lieu au sein de la batterie (i.e. génération de chaleur et transformations de structures).

Dans un article publié dans la revue Nature Energy, les chercheurs montrent qu’une analyse avancée des informations captées (décalage des longueurs d’onde) par les fibres permet de connaître en temps réel, et à la demande, l’état de santé des batteries.

Notes

[1] Laboratoires français impliqués : Chimie du solide et de l'énergie (CNRS/Collège de France/Sorbonne Université), Laboratoire de réactivité et chimie des solides (CNRS/Université Picardie Jules Verne), au sein du Réseau sur le stockage électrochimique de l'énergie fondé (RS2E) / piloté par le CNRS.

[2] Unité de base des batteries commerciales.

[3] Format classique dans l’industrie des batteries.