Pour ouvrir la voie des batteries « intelligentes » du futur, une équipe internationale regroupant des chercheurs du laboratoire Chimie du solide et Énergie (CNRS/Collège de France/Sorbonne Université), du 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 –, de la Hong Kong Polytechnic University, du Massachusetts Institute of Technology (MIT) et de la Dalhousie University a adopté une approche transdisciplinaire, et encore peu explorée, celle d’incorporer des fibres optiques munies de capteurs dits « de Bragg » (FBG) dans des cellules de format 186503.
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, tels que la génération de chaleur et les 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 optiques permet de connaître en temps réel, et à la demande, l’état de santé des batteries.
« Actuellement, les “packs” batteries commercialisés sont dotés de capteurs de température positionnés au niveau du module (ensemble de cellules), et non des cellules elles-mêmes. Cette configuration conduit à des systèmes de gestion de batteries très conservateurs et, au final, peu efficaces puisque les capteurs installés ne nous informent jamais de ce qui se passe réellement à l’intérieur des cellules en cas de surchauffe ou d’emballement thermique », explique Jean-Marie Tarascon, professeur au Collège de France, auteur référent pour l’étude et directeur du laboratoire Chimie du solide et énergie.
« Ces fibres ont en plus une excellente stabilité chimique et peuvent facilement être utilisées à une échelle industrielle, ce qui font d’elles des candidats idéaux pour d’autres types d’applications dans l’industrie de l’énergie », ajoute Hwa-Yaw Tam, professeur à la Hong Kong Polytechnic University et spécialiste des capteurs optiques. L’utilisation intelligente de fibres optiques permettant d’obtenir une image en température de l’intérieur de la batterie, mais aussi d’appréhender les flux de chaleur selon son utilisation, pourrait permettre la conception de systèmes de refroidissement plus performants.
