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Innovative physical/virtual sensor platform for battery cell

Description du projet

Améliorer les performances et la sécurité des batteries au profit de notre mode de vie, qui en est tributaire

Le fait que nous utilisions de plus en plus de batteries impose des améliorations en termes de sécurité ainsi que de qualité, de fiabilité et de durée de vie (QRL pour quality, reliability and life). Le projet INSTABAT, financé par l’UE, envisage d’observer in operando les paramètres essentiels d’une cellule de batterie Li-ion afin de proposer des indicateurs plus précis sur les états de charge, la santé, la puissance, l’énergie et la sécurité (SoX) des cellules. Cela permettra d’améliorer la sécurité et les QRL des batteries. Le projet développera une solution intégrant des technologies et des fonctionnalités de détection intelligentes dans une cellule de batterie. Cette solution sera capable d’effectuer une surveillance fiable des paramètres clés, de faire le lien entre l’évolution de ces paramètres et les phénomènes de dégradation physico-chimique qui se produisent au cœur de la cellule de la batterie et d’améliorer les performances fonctionnelles et la sécurité de cette dernière.

Objectif

The ambition of INSTABAT is to monitor in operando key parameters of a Li-ion battery cell, in order to provide higher accuracy States of Charge, Health, Power, Energy and Safety (SoX) cell indicators, and thus allowing to improve the safety and the Quality, Reliability and Life (QRL) of batteries.

To achieve this goal, INSTABAT will develop a proof of concept of smart sensing technologies and functionalities, integrated into a battery cell and capable of:
• performing reliable in operando monitoring (time- and space-resolved) of key parameters (temperature and heat flow; pressure; strain; Li+ concentration and distribution; CO2 concentration; “absolute” impedance, potential and polarization) by means of:
(i) four embedded physical sensors (optical fibers with Fiber Bragg Grating and luminescence probes, reference electrode and photo-acoustic gas sensor),
(ii) two virtual sensors (based on electro-chemical and thermal reduced models),
• correlating the evolution of these parameters with the physico-chemical degradation phenomena occurring at the heart of the battery cell,
• improving the battery functional performance and safety, thanks to enhanced BMS algorithms providing in real-time higher accuracy SoX cell indicators (taking the measured and estimated parameters into consideration).

Main results will be: (1) proof of concept of multi-sensor platform (cell prototype equipped with physical/virtual sensors, and associated BMS algorithms providing SoX cell indicators in real-time); (2) demonstration of higher accuracy for SoX cell indicators; (3) demonstration of improvement of cell functional performance and safety through two use cases for EV applications; (4) techno-economic feasibility study (manufacturability, adaptability to other cell technologies...).

INSTABAT smart cells will open new horizons to improve cell use and performances (e.g. by reducing ageing, allowing the decrease of safety margins, triggering self-healing, facilitating second life, etc.).

Appel à propositions

H2020-LC-BAT-2019-2020

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Sous appel

H2020-LC-BAT-2020-3

Coordinateur

COMMISSARIAT A L ENERGIE ATOMIQUE ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES
Contribution nette de l'UE
€ 1 150 256,25
Adresse
RUE LEBLANC 25
75015 PARIS 15
France

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Région
Ile-de-France Ile-de-France Paris
Type d’activité
Research Organisations
Liens
Coût total
€ 1 150 256,25

Participants (9)