Maître de con­férences, Nico­las Damay tra­vaille au sein du lab­o­ra­toire Rober­val. Khadi­ja El Kadri Benkara, chercheuse au sein du même lab­o­ra­toire, est respon­s­able de toutes les plate­formes de recherche énergie élec­trique. Leurs travaux de recherche por­tent sur les bat­ter­ies élec­triques pour l’optimisation de leur durée de vie et de leurs performances.

Si les chimistes sont respon­s­ables du développe­ment de nou­veaux matéri­aux et de la créa­tion d’éléments de bat­terie per­for­mants, les prob­lé­ma­tiques liées à leur con­trôle dans les sys­tèmes relèvent plus du génie élec­trique. Il s’agit alors de maîtris­er les com­porte­ments élec­triques, ther­miques (voire mécaniques) tout en ayant accès à des infor­ma­tions lim­itées par des cap­teurs embarqués.

Déjà forte d’une exper­tise recon­nue dans les machines élec­triques, l’équipe s’est intéressée à la thé­ma­tique des bat­ter­ies dès le début des années 2000, sous la houlette de Christophe Forgez. Dans le domaine du génie élec­trique, cela va du dimen­sion­nement des bat­ter­ies à leur pilotage en s’appuyant sur la mod­éli­sa­tion mul­ti­physique. La démarche sci­en­tifique de l’équipe est de com­pren­dre les phénomènes élec­trochim­iques et ther­miques, qui sont ensuite tran­scrits dans des mod­èles cou­plés que l’on appelle, de nos jours, « jumeaux numériques ». « Des out­ils plus faciles à manip­uler que les objets physiques et qui vont per­me­t­tre à des col­lègues de tra­vailler sur l’optimisation de la con­cep­tion ou encore du con­trôle avec des objec­tifs d’efficacité tant en matière de réduc­tion des mass­es que de dura­bil­ité, par exem­ple », explique Nico­las Damay.

L’équipe dans ses activ­ités de recherche accorde beau­coup de valeur à l’approche expéri­men­tale pour enrichir et valid­er ses mod­èles. Cela dans un souci de répon­dre à des enjeux tech­nologiques et indus­triels. D’où le développe­ment de divers­es plate­formes de recherche. « Ces plate­formes cou­vrent toute la chaîne de trac­tion, de la bat­terie à la machine élec­trique en pas­sant par les con­ver­tis­seurs de puis­sance. De manière générale, mes recherch­es s’articulent autour de la con­cep­tion et la mod­éli­sa­tion mul­ti­physique des dis­posi­tifs embar­qués de con­ver­sion d’énergie. De manière plus spé­ci­fique, j’encadre actuelle­ment une thèse dédiée aux aspects ther­miques de la bat­terie », ajoute Khadi­ja El Kadri Benkara.

Or, il s’avère que la tem­péra­ture est le pre­mier fac­teur influ­ençant le vieil­lisse­ment. « La tem­péra­ture pose égale­ment un prob­lème de sécu­rité. D’où l’importance de la mesure de la chaleur générée par la bat­terie qui peut être déter­minée avec pré­ci­sion grâce à la calorimétrie », pré­cise Khadi­ja El Kadri Benkara.

Ce savoir-faire recon­nu de l’UTC lui a per­mis de rejoin­dre le pro­jet HIPOBAT (High Pow­er Bat­ter­ies) qui asso­cie six lab­o­ra­toires français et six lab­o­ra­toires alle­mands afin de dévelop­per des bat­ter­ies « tout solide » de forte puis­sance per­me­t­tant des charges et décharges rapi­des. « C’est un pro­jet pluridis­ci­plinaire et mul­ti-échelles. Par­mi les axes de recherche fig­urent les nou­velles tech­nolo­gies de bat­ter­ies, notam­ment celles fondées sur le sodi­um-ion. Un choix motivé par une volon­té de sou­veraineté – on peut extraire le sodi­um de l’eau de mer – mais aus­si d’impact envi­ron­nemen­tal », pré­cise Nico­las Damay.

MSD