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Emballement thermique des batteries : sécuriser en toute légèreté


​Un packaging en matériau composite équipé de capteurs souples réduit de 15% le poids des pack batteries tout en maintenant un niveau de sécurité accrue et continu. Le projet, à la croisée des compétences en électronique structurelle, batteries et traitement du signal, ouvre de belles perspectives pour de nombreuses applications. 

Publié le 12 avril 2022

​Détecter le risque d'emballement thermique des batteries de façon précoce et sans les alourdir est un enjeu de sécurité majeur, surtout lorsqu'il s'agit des batteries embarquées dans des avions par exemple ! Dans le cadre du projet européen OASIS(Grant Agreement N° 814581), le CEA-Liten a contribué, en collaboration avec IPC – Centre Technique Industriel de la Plasturgie et des Composites, et Thales, au développement d'un packaging de cellules batteries à la fois léger, résistant à des conditions thermo-mécaniques extrêmes et doté de capteurs capables de déceler un dysfonctionnement de la batterie.

Deux types de capteurs ont été mis au point par le CEA-Liten et placés au cœur des modules. D'abord, des capteurs de température spécialement conçus ont été positionnés à la fois au contact des cellules, et intégrés au sein du couvercle en composite développé par IPC pour remplacer l'actuel dispositif métallique, beaucoup plus lourd. Ensuite, des capteurs piézoélectriques souples originaux ont été mis au point. Constitués de matériaux polymères déposés en couches très minces par des procédés bas couts (sérigraphie), ils sont suffisamment souples pour être intégrés au cœur même des modules. Ces capteurs, utilisés en mode acoustique, sont capables de déceler, au cœur même de la batterie, une modification du matériau annonciatrice d'un dysfonctionnement pouvant conduire à l'emballement.
Les tests menés avec le nouveau packaging fonctionnalisé montrent qu'il est possible de réduire d'environ 15% le poids des batteries, et de détecter les signaux précurseurs de l'emballement thermique pour une sécurité accrue. Enfin, le travail mené au Liten en collaboration avec IPC sur l'intégration de capteurs souples à l'intérieur d'un matériau composite ouvre de vastes perspectives dans le domaine du diagnostic santé de ces matériaux utilisés aujourd'hui largement dans des applications aéronautiques mais aussi automobiles.

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