Le défi est d’étendre la durée de vie des batteries tout en augmentant leur fiabilité, d’où la nécessité de développer des technologies de diagnostic non-intrusives capables de détecter ce qui se passe au sein de batteries commerciales lors de leurs utilisations. Les sources de défaillance sont fort nombreuses et comprennent entre autres la fracture mécanique des électrodes ainsi que leur dissolution partielle, la formation d’une interface ionique solide provenant de la décomposition de l’électrolyte (SEI) et nous pouvons aussi mentionner les problèmes de décollement ou de navettes redox.
Nous montrerons que des progrès considérables ont été réalisés dans le développement de nouvelles techniques et de nouvelles cellules adaptées à toutes les techniques analytiques de laboratoire traditionnelles et moins traditionnelles pour l’étude des batteries. Grâce à ces avancées, ces méthodes d’analyse peuvent désormais être appliquées in situ. Ces techniques (spectrométrie de masse, IR, UV, EQCM, analyse thermique, SERS, NMR, EPR) permettent de visualiser et de mieux comprendre la dégradation de l'électrolyte et des électrodes. Cependant, bien que conduisant à des résultats spectaculaires, bon nombre de réalisations récentes ne permettent pas une surveillance en temps réel de l’intérieur des batteries commerciales en utilisation. Ce cours s’intéressera aux méthodes de caractérisation électrochimiques classiques (GITT, PITT, impédance, 3 électrodes et autres) et montrera comment elles peuvent être astucieusement utilisées pour suivre l’évolution de la SEI, anticiper la formation de dendrites et prévoir l’état de santé de la batterie. Le bénéfice de coupler ces techniques électrochimiques à des mesures d’analyses thermiques et/ou des mesures de pression sera également explicité.
