Les performances électrochimiques de batteries se déclinent selon différents paramètres tels que : tension, autonomie, résistance interne, vitesse de charge et décharge, efficacité coulombique, durée de vie.
Ces performances peuvent varier selon les conditions expérimentales (par exemple la température environnante ou la pression appliquée sur la cellule), le format de la batterie (pile bouton ou cellule poche), le dimensionnement de ses composants (grammage et porosité des électrodes, type et quantité d’électrolyte, …), et enfin la qualité de fabrication des batteries (de la fabrication des électrodes ou des électrolytes à l’assemblage des cellules).
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La préparation de batteries au format cellule poche permet de mesurer les performances électrochimiques d’un matériau ou d’un composant de batterie dans des conditions similaires aux systèmes commerciaux. Il s’agit de prototypes semi-industriels pouvant servir de démonstrateurs, plus reproductibles que les piles boutons habituellement utilisées en laboratoire académique.
Cycle de charge/décharge d’une cellule poche NMC811//Graphite et cyclabilité pour différentes cellules identiques de 0,07 Ah (4,5 mAh/cm²) à 25°C.
Évolution de la capacité de piles boutons (x3, bleu clair) et cellules poches (x4, bleu foncé) NMC811/graphite en fonction du nombre de cycles. Régime de charge/décharge : C/2; électrolyte 1M LiPF6 (EC:EMC = 3:7) + 2% VC; capacité 4.1 mAh/cm². La reproductibilité des mesures en cellule poche est excellente.
Autre exemple de mesure de performances
La mesure des performances électrochimiques des cellules poches peut être accompagnée d’un suivi operando de l’évolution de la pression dans les batteries, grâce à l’utilisation de capteurs de force piézoélectriques.
Ces mesures sont particulièrement pertinentes dans le cadre de l’utilisation d’électrodes négatives à base de silicium et peuvent servir d’aide à la formulation et au choix des matériaux d’anode.
Évolution de la tension de cellule (noir) et de la variation de pression (couleur) au cours des cycles de formation de cellules poches SiOx-graphite/NMC811 présentant deux compositions différentes à l’électrode négative.
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