Brevet FR3034260A1 — publié le 20160930

PROCEDE DE DETERMINATION D'AU MOINS UN ETAT DE SECURITE D'UN ACCUMULATEUR ELECTROCHIMIQUE AU LITHIUM AU MOYEN DE JAUGE(S) DE CONTRAINTE Domaine technique La présente invention concerne le domaine des accumulateurs électrochimiques au lithium, tels que des accumulateurs Li-ion. Elle a trait plus particulièrement à la détermination d'au moins un état de sécurité de tels accumulateurs. L'application principale visée par l'invention est la détection des court-circuits susceptibles de se produire au sein des accumulateurs électrochimiques au lithium, L'invention concerne ainsi un accumulateur électrochimique au lithium comportant au moins une cellule électrochimique constituée d'au moins une anode et une cathode de part et d'autre d'un électrolyte, deux collecteurs de courant dont un est relié à l'anode et l'autre à la cathode, et un emballage souple ou rigide agencé pour contenir la (les) cellule(s) électrochimique(s) avec étanchéité tout en étant traversé par une partie des collecteurs de courant formant les pôles. Etat de la technique Il existe différents types d'accumulateurs caractérisés par les éléments chimiques qui les composent. Par exemple, lorsqu'un accumulateur comporte une cathode et une anode permettant l'incorporation et la désincorporation réversible d'ions lithium par des mécanismes réactionnels de type intercalation, formation d'alliage ou de conversion, l'accumulateur est de type lithium-ion car il fonctionne par l'échange d'ions lithium entre les électrodes, sans présence de lithium métallique en fonctionnement normal. Les accumulateurs Li-ion sont aujourd'hui reconnus comme moyens de stockage d'énergie performants grâce à leurs caractéristiques élevées de densité d'énergie pouvant atteindre jusqu'à 250Wh/kg et 700Wh/l. Une batterie ou accumulateur lithium-ion comporte usuellement au moins une cellule électrochimique C, telle qu'illustrée schématiquement en figures 1 et 2, constituée d'un constituant d'électrolyte 1 imprégné dans un séparateur entre une électrode positive ou cathode 2 et une électrode négative ou anode 3, un collecteur de courant 4 connecté à la cathode 2, un collecteur de courant 5 connecté à l'anode 3 et enfin, un emballage 6 agencé 3034260 2 pour contenir la cellule électrochimique avec étanchéité tout en étant traversé par une partie des collecteurs de courant 4, 5. L'architecture des batteries lithium-ion conventionnelles est une architecture que l'on peut qualifier de monopolaire, car avec une seule cellule électrochimique 5 comportant une anode, une cathode et un électrolyte. Plusieurs types de géométrie d'architecture monopolaire sont connus : - une géométrie cylindrique telle que divulguée dans la demande de brevet US 2006/0121348, - une géométrie prismatique telle que divulguée dans les brevets US 7348098, 10 US 7338733; - une géométrie en empilement telle que divulguée dans les demandes de brevet US 2008/060189, US 2008/0057392, et brevet US 7335448. Le constituant d'électrolyte 1 peut être de forme solide, liquide ou gel. Sous ces deux dernières formes, le constituant peut comprendre un séparateur en polymère, en 15 céramique ou en composite microporeux imbibé d'électrolyte (s) organique (s) ou de type liquide ionique qui permet le déplacement de l'ion Lithium de la cathode à l'anode pour une charge et inversement pour une décharge, ce qui génère le courant. L'électrolyte liquide est en général constitué d'un mélange de solvants organiques, par exemple des carbonates dans lesquels est ajouté un sel de lithium typiquement LiPF6. 20 L'électrode positive ou cathode 2 est constituée de matériaux capables d'incorporer des ions Lithium, typiquement ce sont des oxydes de métaux de transition de type Li,,My02 avec M = (Co, Mn, Ni) avec x + y = 2 et x, y REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'au moins un état de sécurité d'un accumulateur électrochimique au lithium, tel qu'un accumulateur Li-ion, consistant à mesurer la déformation ou la vitesse de déformation subie par l'emballage de l'accumulateur au moyen d'une ou plusieurs jauges de contraintes. 2. Procédé selon la revendication 1, l'état de sécurité correspondant à un court-circuit de l'accumulateur. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, la valeur de déformation seuil déterminée correspondant à une valeur supérieure d'au plus 10% à la valeur de déformation mesurée en fonctionnement normal de l'accumulateur. 4. Procédé selon la revendication 1 ou 2, la valeur de vitesse de déformation seuil déterminée correspondant à une valeur supérieure d'au plus 10% à la valeur de vitesse de déformation mesurée en fonctionnement normal de l'accumulateur. 5. Procédé de protection d'un accumulateur électrochimique au lithium, consistant à déclencher une protection de l'accumulateur, dès qu'une valeur seuil de déformation ou de vitesse de déformation subie par l'emballage de l'accumulateur instrumenté d'une ou plusieurs jauges de contraintes, est mesurée. 6. Batterie Li-ion comprenant un système électronique de gestion pour mettre en oeuvre le procédé de protection selon la revendication 5.