Batteries

Concevoir des batteries plus performantes et durables pour accompagner l'électrification des mobilités.

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Batteries
Vision de la transition

Répondre aux besoins croissants de batteries pour la mobilité

Les batteries sont des systèmes de stockage électrochimique permettant de stocker et restituer de l’électricité. Elles jouent un rôle central dans l'électrification des transports en alimentant les véhicules électriques et hybrides rechargeables. L'augmentation rapide de la demande renforce les enjeux liés aux matériaux, aux ressources critiques et aux capacités de production.

En quelques chiffres :

  • x10 : multiplication possible de la demande mondiale de batteries d'ici 2030 (AIE)
  • 40 % : part approximative des cathodes dans le coût d'une batterie
  • Les métaux critiques (lithium, cobalt, nickel, cuivre) concentrent les enjeux d’approvisionnement et de souveraineté

Construire une filière batterie performante et durable

Le développement d'une filière européenne des batteries repose sur la capacité à améliorer leurs performances tout en maîtrisant les matériaux et les procédés nécessaires à leur production.

Défis :

  • améliorer les performances et la durée de vie des batteries
  • maîtriser les matériaux et les procédés de production
  • sécuriser l'accès aux ressources minérales critiques
  • accompagner le passage à l'échelle industrielle
     

IFPEN développe des solutions pour améliorer la performance et la durabilité des batteries, sécuriser les chaînes de valeur, et accompagner la structuration d’une filière industrielle.

 

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Solutions & innovations

Développer des batteries plus performantes et durables

La performance des batteries conditionne directement le déploiement des mobilités électriques et le stockage de l’énergie. IFPEN intervient sur l’ensemble de la chaîne de valeur, des matériaux aux procédés industriels, pour améliorer les performances, sécuriser les ressources et accompagner le passage à l’échelle.

Concevoir des matériaux pour les batteries de nouvelle génération

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IFPEN développe des matériaux innovants :

  • matériaux actifs de cathode (CAM) et précurseurs (pCAM)
  • électrolytes solides
  • batteries lithium-soufre


Ces développements visent à augmenter la densité énergétique, renforcer la sécurité des batteries et réduire leurs coûts.

Maîtriser les procédés de production et les ressources

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IFPEN conçoit et optimise des procédés permettant d’extraire, purifier et valoriser les ressources minérales critiques, en mobilisant des technologies comme l’adsorption ou l’extraction par solvants.
Ces approches contribuent à sécuriser les approvisionnements, garantir la qualité des matériaux et limiter les impacts environnementaux.

Optimiser les performances et la durée de vie

Les solutions développées permettent d’améliorer les performances des batteries en conditions réelles d’usage :  

  • augmentation de l’autonomie
  • réduction des temps de recharge
  • prolongation de la durée de vie
  • amélioration de la fiabilité

Industrialiser les technologies batteries

IFPEN accompagne l’intégration des innovations dans des procédés de fabrication à l’échelle industrielle et dans des projets de déploiement, notamment les gigafactories.
L’objectif est d’accélérer la mise sur le marché des technologies et de contribuer à la structuration d’une filière industrielle européenne compétitive.

Recherche & expertise

Une expertise scientifique pour comprendre et transformer les batteries

Les chercheurs et chercheuses IFPEN développent des modèles prédictifs pour analyser et optimiser le comportement des batteries et utilisent des lignes de prototypage et de techniques avancées de recyclage.

  • Caractérisation et tests :

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Analyse des batteries à plusieurs échelles (matériaux, cellules, modules) pour améliorer leurs performances et leur sécurité.

Nouveau dispositif expérimental pour étudier la sécurité des batteries

  • Prototypes et tests :

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Développement de nouvelles générations de batteries, batteries tout-solide et sodium-ion, et valider les performances des matériaux.

Vers un meilleur contrôle des électrolytes thiophosphates pour les
batteries "tout solide"

Vidéo : "Optical investigation of Li-ion battery thermal runaway"

 

  • Modélisation et simulation :

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Développement de modèles pour prédire le comportement électrothermique et le vieillissement des batteries, optimiser les performances et réduire les coûts de production.

Prédiction du vieillissement des batteries par l’IA

Programme structurant

logo du PEPR BATTERIES (FRANCE 2030 - Programme de Recherche)

IFPEN participe à des programmes nationaux et européens dont le PEPR Batteries.
Piloté par le CNRS et le CEA, le PEPR-Batteries a pour mission le développement de nouvelles générations de batteries plus performantes, plus sûres, à moindre coût et à durée de vie plus longue que celles commercialisées actuellement.


Les équipes sont par ailleurs impliquées dans des projets collaboratifs ciblés sur des verrous scientifiques et technologiques clés :
• optimisation des performances des batteries par l’intelligence artificielle
• développement de batteries tout solide sans métaux critiques

  → En savoir plus sur nos programmes collaboratifs

Accéder au site web du PEPR Batteries

Compétences scientifiques mobilisées

!! Tags à reprendre/ajuster par rapport à l'actuelle taxonomie Champs disciplinaires

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Électrochimie et corrosion Science des surfaces, des interfaces et des matériaux Chimie physique Thermodynamique / Modélisation moléculaire Mécanique des fluides Transferts en milieux complexes ? Modélisation et simulation des systèmes Traitement du signal / Science des données Intelligence artificielle ?

Accéder à toutes les compétences

Infrastructures

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  • Lignes de prototypage batteries
  • Dispositifs expérimentaux de caractérisation
  • Plateformes de modélisation et simulation

Accéder aux infrastructures

Impacts

Des impacts concrets pour le climat et la filière batterie

Climat — contribuer à la décarbonation des mobilités

  • réduction des émissions de gaz à effet de serre grâce à l’électrification

  • amélioration de l’empreinte environnementale des batteries

Industrie — valider et industrialiser des solutions

  • développement de procédés innovants d’extraction et de production de matériaux de batteries

  • exemple : procédé d’extraction directe du lithium co-développé avec Eramet, produisant un lithium de très haute pureté (> 99 %)

Économie — créer de la valeur et structurer une filière

  • développement de matériaux innovants pour les batteries

  • projet MACARON avec Axens :  28 000 tonnes/an de matériaux actifs de cathode

Filière — renforcer la souveraineté industrielle européenne

  • structuration d’une chaîne de valeur batterie en Europe au travers de la participation à la création de l’association France Batterie

  • réduction de la dépendance aux importations de métaux critiques
Formation

Former les talents de la filière batterie

IFPEN contribue à la formation des compétences nécessaires au développement des technologies de recyclage et de valorisation des batteries.

Formation académique

IFP School

Programme IFP School / Mastère spécialisé

→ Battery Engineering

Formation par la recherche

Thèses

X thèses menées à IFPEN portent sur les matériaux et le recyclage des batteries.
→ Accéder au site des thèses

Formation professionnelle

IFP Training

Formation IFP training
→ Introduction aux batteries Li-ion

Contribution à la filière

• formation des experts
• accompagnement l’industrialisation
• structuration des compétences

Collaborer

Structurer la filière batterie par la collaboration

IFPEN mobilise partenaires industriels, académiques et institutionnels pour accélérer l’innovation et le passage à l’échelle.

Connaissances & Outils

Des outils pour concevoir et optimiser les batteries

IFPEN développe des outils pour accompagner les industriels.


Ces outils permettent :

  • de simuler le comportement des batteries
  • d’optimiser leur conception
  • d’accélérer le développement industriel

 

  • Librairie Electric Storage

    Logiciel de simulation de batteries
    Cette librairie codéveloppée par IFPEN et Siemens Digital Industries Software, qui fait partie de la plateforme Simcenter Amesim™, fournit une aide précieuse aux utilisateurs pour étudier la conception de batteries Li-ion.
     
  • Plateforme Simcenter Amesim™

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Foire aux questions

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Julien Bernard

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Program Manager: "Electrochemical systems and energy management"

Alexandre Pagot

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Program Manager: "Strategic Metals for Sustainable Mobility"