Electrochemical Energy storage

Enseignants

Vlad Alexandru;

Langue
d'enseignement

Anglais

Thèmes abordés

Ce cours décrit les principes de base de la conception et du fonctionnement des batteries de stockage d'énergie électrochimique. Différents systèmes seront discutés mais l’accent sera mis sur la chimie des ions Li / Na, les supercondensateurs au-delà des batteries Li-ion. La chimie, les matériaux, le mécanisme et la théorie associés aux processus électrochimiques seront principalement abordés. Les procédés de fabrication, industriels ainsi que les tendances commerciales récentes, seront discutés.
Les principaux sujets traités sont les suivants: concepts théoriques (concepts de base en électrochimie et en science des matériaux), propriétés des matériaux d'électrodes en relation avec leur rôle dans le stockage d'énergie, rôle des nanosciences dans ce domaine, processus de surface et d'interface.

Acquis
d'apprentissage

A la fin de cette unité d’enseignement, l’étudiant est capable de :
1	Ce cours introduit des concepts importants dans le domaine du stockage d'énergie électrochimique. Au terme du cours, l'étudiant sera capable de : décrire avec les différentes familles ou types de systèmes de stockage d'énergie électrochimique déjà utilisés ou prévus pour une utilisation future; justifier le choix des matériaux de batterie en fonction de leur structure et propriétés, discuter des mécanismes et des réactions en jeu nécessaires au bon fonctionnement des systèmes de stockage d'énergie; expliquer et justifier les propriétés des matériaux de batterie et établir des relations composition-structure-propriété; et illustrer l'importance du stockage d'énergie électrochimique pour les défis sociétaux actuels (énergie, environnement, mobilité, etc.).

Contenu

1. Introduction et concepts théoriques importants - chimies primaire, secondaire et Li-ion.
2. Aperçu de la chimie, de l'assemblage et du fonctionnement des batteries Li-ion - processus de production, mécanismes de vieillissement, prévision de la durée de vie sur la base de la modélisation.
3. En relation avec le point 2, un aperçu exhaustif des chimies des cathodes et des anodes - principales familles de matériaux, leurs méthodes de synthèse et une illustration de leur application dans une cellule Li-Ion.
4. Classes, fonctions et propriétés des électrolytes - liquides, liquides ioniques, à l'état solide.
5. Rôle des surfaces et des interfaces.
6. Défis pour les chimies de la prochaine génération - Na-ion, Li-Soufre, Li-air, tout l'état solide, ...
7. Supercondensateurs - principe de fonctionnement, structure, avantages, défis.

Méthodes d'enseignement

En raison de la crise du COVID-19, les informations de cette rubrique sont particulièrement susceptibles d’être modifiées.

Le cours sera principalement donné au tableau à l’aide de diapositives PowerPoint.

Modes d'évaluation
des acquis des étudiants

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Les étudiants seront évalués sur la base d'un examen écrit portant sur des sujets abordés dans l'ensemble du cours.

Ressources
en ligne

Une copie des diapositives du cours sera disponible sur Moodle.

Bibliographie

Walter van Schalkwijk, Bruno Scrosati, “Advances in Lithium-Ion Batteries”, 2002, Kluwer Academic/Plenum Publishers

Faculté ou entité
en charge

CHIM