Il s’agit de la plus importante des activités de R&D de Phase, et de celle qui est suffisamment avancée pour commencer à générer une activité significative. À partir de 2015-1016, cette activité est née d’une double prise de conscience :
Si l’importance et l’avenir des batteries sont évidents, de nombreux problèmes doivent encore être résolus, pour augmenter leur densité énergétique, encore insuffisante pour de nombreuses applications de mobilité, améliorer la sécurité, garantir un cycle de produit durable, assurer des installations de recharge et d’échange d’énergie. Pour décarboniser l’économie, une révolution profonde doit englober notre mode de vie. Il a donc été décidé que, Bien que Phase soit une entreprise trop petite pour faire une réelle différence, il fallait de toute façon faire quelque chose.
Les travaux de R&D ont été répartis entre une équipe de R&D interne et la coopération avec plusieurs universités, dont l’université de Gênes, école de chimie et de métallurgie.
Le laboratoire interne est dédié au prototypage et aux essais, y compris une chambre sécurisée pour effectuer des essais d’incendie/explosion (nécessaire).
Avec l’UniGe, Phase a financé l’achat du prototype et de l’équipement de test appropriés, la création d’un laboratoire Phase au sein de l’université, des contrats de R&D et plusieurs bourses (actuellement 4).
Phase est également membre de BEPA (Batteries European Partnership Association).
Contrairement aux batteries traditionnelles, qui n’étaient constituées que de cellules électrochimiques, les batteries Li-Ion actuelles à haute performance sont constituées d’un certain nombre de cellules électrochimiques qui sont montées en série/parallèle dans un dispositif mécatronique, où la partie électronique (BMS) est utilisée pour contrôler et équilibrer les cellules, et la partie mécanique à la fois emballe, refroidit et réchauffe le système selon les besoins, et contrôle dans une certaine mesure la sécurité de l’appareil.
En fait, les cellules Li-ion actuelles à haute performance présentent un risque important d’incendie/explosion, en partie à cause de l’énergie qu’elles contiennent, mais surtout à cause des produits chimiques volatils contenus dans l’électrolyte, et ce problème de sécurité est peut-être leur limitation la plus importante et la plus négligée.
Par conséquent, l’activité de R&D de la phase s’est concentrée sur deux groupes d’action :
Ressources internes (mécatronique) :
Intégration de cellules électrochimiques dans la mécatronique avancée, avec sécurité intrinsèque, contrôle thermique et équilibrage des cellules à grande vitesse.
Ces travaux ont été réalisés en interne et se poursuivent, bien que certaines batteries de préproduction aient été livrées à des clients sélectionnés (2 brevets accordés ou en attente).
Objectif: augmenter la sécurité et la densité énergétique a au niveau de la batterie complète (normalement beaucoup plus faible que la densité a au niveau de la cellule).
État d’avancement : préproduction.
Les premiers systèmes de batteries ont reçu la certification de sécurité selon IEC 62619:2022, EN 62281 et UN 38.3 (sécurité globale même en cas d’explosion accidentelle d’une cellule).
Les systèmes initiaux ont été fournis aux premiers clients.
Super BMS : nouvel interfaçage « AMNIOTIQUE » de cellules de batterie capable d’exploiter la redondance intrinsèque d’un système de cellules en série/parallèle pour fournir un nouveau niveau de performance et une disponibilité exceptionnelle (en particulier pour l’avionique).
Brevet initial en instance
Objectif : fiabilité, disponibilité et fonctionnalités supplémentaires
État d’avancement: conception d’un prototype
Régénération des cellules (limitée à la chimie actuelle du Li-Ion à électrolyte liquide) pour multiplier la durée d’utilisation grâce à un cycle électrochimique soigneusement contrôlé (breveté).
Objectif: multiplicateur de durée de vie, permettant par exemple une charge/décharge rapide sans nuire à la durée de vie de la cellule.
Statut: en cours d’essai pour prouver le taux de réussite
Matériaux anodiques organiques à densité de charge accrue par rapport au graphite inorganique
Objectif : augmenter la densité énergétique tout en fournissant un matériau d’anode durable
État d’avancement: Lors des essais, les premiers échantillons ont permis de doubler la densité ionique par rapport au graphite standard, sans dégradation significative.
Le processus de production est durable et commence à partir de déchets organiques.
Batterie à l’état solide : Le développement le plus difficile, et de loin.
De nombreux laboratoires de recherche travaillent sur différentes chimies, Phase-Unige a maintenant son propre candidat prometteur, tant au niveau des matériaux que du processus de production.
Cibles : Les piles à l’état solide pourraient transformer radicalement les batteries avancées.
Les problèmes de sécurité et de plage de température limitée proviennent tous de l’électrolyte liquide, de sorte que l’état solide rendrait la cellule plus robuste et plus sûre.
En outre, le développement de Phase-Unige offre une stabilité électrochimique supérieure à celle de l’électrolyte liquide, ce qui permettrait d’utiliser des cathodes différentes et à plus haute énergie, poussant ainsi la densité énergétique bien au-delà de 500 Wh/kg.
Cela permettrait de construire des batteries sans métaux lourds (actuellement le nickel, le molibdène et le cobalt).
La production de cellules à l’état solide pourrait être très différente des lignes actuelles de revêtement de bandes.
État d’avancement: Plusieurs prototypes de la taille d’une pièce de monnaie ont été testés avec succès sur un nombre important de cycles et un taux C élevé à température ambiante, avec des résultats prometteurs.
Des essais à plus haute énergie sont en cours.
