Cet axe s’inscrit sans le cadre des enjeux thématiques identifiés dans le cadre de la Stratégie Régionale d’Innovation pour une Spécialisation Intelligente (SRI-SI) dans son volet « technologies Avancées de Production », notamment sur les matériaux de structure, qu’ils soient métalliques, composites (ou structure hybride) ou agro-sourcés, le photovoltaïque (CIGSe, organique, à colorant), la filière hydrogène, les piles à combustible, le stockage électrochimique de l’énergie, le comportement des matériaux soumis à irradiation.
« Nouveaux systèmes de stockage pour le lissage des sources d’énergie intermittentes»
Parteraires : Dr. Philippe Moreau (MCF-HC, Univ. of Nantes, IMN), Joël Gaubicher (CR CNRS, IMN), Dr. Bruno Novales (CR CNRS, INRA), Dr. Marc Anton (director of the BIA Unit, INRA)
Dans le domaine du stockage de l’énergie, les problèmes liés aux coûts des batteries peuvent être rédhibitoires dans certaines applications, notamment dans le stockage massif des énergies renouvelables intermittentes (éolien, solaire…). La Région Pays de la Loire se veut un fer de lance dans ce domaine notamment suite à son implication reconnue dans les énergies marines (EMR) et l’élargissement de l’éolien sur le territoire. Sous l’impulsion de Philippe Poizot et Joël Gaubicher, chercheurs à l’IMN, la recherche autour du développement de batteries aqueuses organiques s’est accrue. Les objectifs de cette recherche consistent à tester et optimiser de nouveaux matériaux et à les rendre compatibles avec des électrolytes très peu chers (aqueux avec sels de gros tonnages). Néanmoins, bien peu est connu sur les phénomènes se déroulant aux interfaces, notamment avec le collecteur de courant ou même au sein des électrodes. En effet, les processus de dissolution ne peuvent être exclus et le caractère organique (mal cristallisé) des composés ne favorise pas leur étude par diffraction des rayons X.
(à gauche) passage de câbles dans le microscope environnemental (site INRAe) pour permettre les cyclages de batterie au zinc (à droite).
Pour visualiser ces phénomènes, la microscopie électronique a une échelle de mesure adaptée et n’est en plus pas nécessairement fondée sur un contraste de diffraction. Les études dans des conditions ex situ ou post mortem se révèlent insuffisantes pour déterminer la progression d’un phénomène ou même son importance dans la totalité de l’électrode. L’INRAe-BIA a depuis des années développé une recherche innovante en microscopie électronique sur des échantillons hydratés, que cela soit en microscopie électronique en transmission ou en microscopie électronique à balayage. Le microscope environnemental, installé en 2018 à l’INRAe trouve toute son originalité dans l’étude de composés hydratés, dont la nature biologique (ou agronomique) n’est évidemment pas un prérequis. Les pressions partielles permises avec ce microscope sont tout à fait compatibles avec une étude pertinente d’électrodes aqueuses. Un système de commande électrochimique du cyclage dans le microscope électronique à balayage a été installé à cette fin. Les premiers résultats sont très encourageants. Le caractère interdisciplinaire de cette recherche est évident, les compétences variées des partenaires de CIMEN seront exploitées.