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Jeu pédagogique, ou serious game, en réalité virtuelle : les participants activent plusieurs sources d’énergies renouvelables (éolienne, hydraulique et solaire photovoltaïque), pour alimenter les batteries d'une voiture commandée par le joueur au centre et évoluant dans le monde virtuel à l'écran. Au Hub de l'énergie, des chercheurs du Laboratoire de réactivité et chimie des solides (LRCS) développent ce type de jeux pour sensibiliser les étudiants à la science des matériaux et/ou du stockage…

Mathieu Morcrette, médaille de cristal du CNRS 2019. Directeur du Laboratoire de réactivité et chimie des solides et responsable de la plateforme de prototypage des batteries du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie.

Exploration de l'intérieur d'un matériau d'électrode pour batterie, grâce à un jeu pédagogique, ou serious game, en réalité virtuelle. Au Hub de l'énergie, des chercheurs du Laboratoire de réactivité et chimie des solides (LRCS) développent ce type de jeux pour sensibiliser les étudiants à la science des matériaux et/ou du stockage électrochimique de l'énergie.

Observation au microscope électronique en transmission (MET). Le but est de comprendre les échanges d'ions ou bien le mécanisme d'insertion et de désinsertion des ions dans les matériaux d'électrodes d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion), en suivant les modifications morphologiques et structurelles des matériaux qui constituent la cellule avant et après cyclage (séquences de charge et de décharge de la cellule). Le MET (échelle : du micromètre à l'Ångström) appartient à la plateforme …

Observation au microscope électronique en transmission (MET). Le but est de comprendre les échanges d'ions ou bien le mécanisme d'insertion et de désinsertion des ions dans les matériaux d'électrodes d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion), en suivant les modifications morphologiques et structurelles des matériaux qui constituent la cellule avant et après cyclage (séquences de charge et de décharge de la cellule). Le MET (échelle : du micromètre à l'Ångström) appartient à la plateforme …

Préparation d'un échantillon dans un microscope électronique à balayage (MEB), afin d'observer en surface la morphologie, la distribution des éléments chimiques et la répartition des différents constituants des électrodes d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion). Le but est de comprendre les échanges d'ions ou bien le mécanisme d'insertion et de désinsertion des ions dans les matériaux d'électrodes, en suivant les modifications morphologiques et structurelles des matériaux qui constituent…

Utilisation d'un microscope électronique à balayage (MEB) pour observer en surface la morphologie, la distribution des éléments chimiques et la répartition des différents constituants des électrodes d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion). Le but est de comprendre les échanges d'ions ou bien le mécanisme d'insertion et de désinsertion des ions dans les matériaux d'électrodes, en suivant les modifications morphologiques et structurelles des matériaux qui constituent la cellule avant et…

Préparation d'un échantillon dans un microscope électronique à balayage (MEB), afin d'observer en surface la morphologie, la distribution des éléments chimiques et la répartition des différents constituants des électrodes d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion). Le but est de comprendre les échanges d'ions ou bien le mécanisme d'insertion et de désinsertion des ions dans les matériaux d'électrodes, en suivant les modifications morphologiques et structurelles des matériaux qui constituent…

Préparation d'un échantillon dans un microscope électronique à balayage (MEB), afin d'observer en surface la morphologie, la distribution des éléments chimiques et la répartition des différents constituants des électrodes d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion). Le but est de comprendre les échanges d'ions ou bien le mécanisme d'insertion et de désinsertion des ions dans les matériaux d'électrodes, en suivant les modifications morphologiques et structurelles des matériaux qui constituent…

Préparation d'un diffractomètre D8 pour des mesures operando. Cet équipement fait partie de la plateforme "DRX" du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) hébergé au sein du Hub de l'énergie. Elle est accessible à l'ensemble des membres académiques et industriels du RS2E pour la détermination structurale et les analyses operando de matériaux pour le stockage de l'énergie.

Façade du Hub de l'énergie, un laboratoire de recherche fondamentale et de développement préindustriel basé à Amiens qui travaille à l'amélioration des batteries actuelles et à l'invention de celles de demain. Il est le siège du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) qui réunit laboratoires et entreprises partenaires. Habité par le Laboratoire de réactivité et chimie des solides (LRCS), l'un des fondateurs du réseau, il est aussi capable d'accueillir temporairement d'autres…

Façade du Hub de l'énergie, un laboratoire de recherche fondamentale et de développement préindustriel basé à Amiens qui travaille à l'amélioration des batteries actuelles et à l'invention de celles de demain. Il est le siège du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) qui réunit laboratoires et entreprises partenaires. Habité par le Laboratoire de réactivité et chimie des solides (LRCS), l'un des fondateurs du réseau, il est aussi capable d'accueillir temporairement d'autres…

Installation d'un module d'une imprimante 3D avant la fabrication additive d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion). Le principe utilisé, appelé fused filament fabrication, repose sur le dépôt de matière en couches successives. Le système de chargement représenté ici réunit les filaments de matière première correspondant aux composants de la batterie (dans l'ordre : collecteur de courant, électrode positive, séparateur, électrode négative, collecteur de courant) dans un tube de guidage …

Création d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) par fabrication additive (impression 3D). Le principe utilisé, appelé fused filament fabrication, repose sur le dépôt de matière en couches successives. Les tubes de guidage (à l'arrière) fournissent les composants de la batterie sous forme de filaments de matière première (dans l'ordre : collecteur de courant, électrode positive, séparateur, électrode négative, collecteur de courant). Ils sont réunis par un système de chargement (non…

Séparation d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) créée par fabrication additive (impression 3D), du lit de l'imprimante. Le principe utilisé pour sa création, appelé fused filament fabrication, repose sur le dépôt de matière en couches successives. Les composants de la batterie (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) sont déposés d'un seul tenant et fusionnés par une buse munie de résistances chauffantes. Pour faciliter ce processus, le lit est chauffé, ce qui explique…

Deux cellules de batterie lithium-ion (Li-ion) de formes distinctes obtenues par fabrication additive (impression 3D). La forme ronde correspond au format "pile bouton". Tous les composants de cette cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits d'un seul tenant et directement au format voulu. Il ne reste qu'à l'imbiber d'électrolyte liquide (non représenté) et à sertir son contenant (à gauche). L'impression 3D des batteries, qui est encore au stade du projet d…

Ajout d'un électrolyte liquide dans une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) de format "pile bouton", à l'intérieur d'une boîte à gants. Tous les composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits par fabrication additive (impression 3D), d'un seul tenant et directement au format "bouton" (élément noir, à gauche). Après l'ajout d'électrolyte, qui sert de conducteur, le contenant de la cellule sera serti. La boîte à gants permet de travailler…

Assemblage d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) de format "pile bouton", à l'intérieur d'une boîte à gants. Tous les composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits par fabrication additive (impression 3D), d'un seul tenant et directement au format "bouton" (élément noir, au centre). Il ne reste qu'à l'imbiber d'électrolyte liquide (étape non représentée) et à sertir son contenant grâce à une presse (à l'arrière plan). La boîte à gants…

Montage d'une cellule de batterie sodium-ion (Na-ion) in situ sur un porte-échantillon liquide électrochimique, à l'aide d'un microscope binoculaire. Elle sera observée au microscope électronique en transmission (MET), afin de suivre en temps réel l'évolution structurelle et morphologique du matériau des électrodes, durant le cyclage (séquences de charge et de décharge de la cellule). Ces équipements appartiennent à la plateforme "Microscopie" du Réseau sur le stockage électrochimique de l…

Plateforme "DRX" du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) hébergé au sein du Hub de l'énergie. Elle abrite, de gauche à droite, deux diffractomètres D8 sur poudre équipés d'une anticathode de Co et de Cu respectivement (mesures operando en température et sous atmosphère contrôlée), un diffractomètre Venture sur monocristal et un diffractomètre Discover (mesures ultrarapides de l'ordre de la minute) équipé d'une anode tournante au Mo (molybdène) et d'un détecteur DECTRIS…

Préparation d'un diffractomètre Discover équipé d'une anode tournante au Mo (molybdène) et d'un détecteur DECTRIS 500K pour réaliser des mesures ultrarapides de l'ordre de la minute. Cet équipement fait partie de la plateforme "DRX" du Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie (RS2E) hébergé au sein du Hub de l'énergie. Elle est accessible à l'ensemble des membres académiques et industriels du RS2E pour la détermination structurale et les analyses operando de matériaux pour le…

Extrusion d'un filament fait d'un composite polymère utilisé comme matière première lors de la production d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) par création additive (impression 3D). Cette matière correspond au séparateur, un isolant électrique perméable aux ions qui évite les courts-circuits causés par le contact des électrodes. L'impression 3D des batteries, qui est encore au stade du projet d'étude, pourrait permettre de créer des cellules dans des formes originales, adaptées à…

Extrusion d'un filament fait d'un composite polymère utilisé comme matière première lors de la production d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) par création additive (impression 3D). Cette matière correspond au séparateur, un isolant électrique perméable aux ions qui évite les courts-circuits causés par le contact des électrodes. L'impression 3D des batteries, qui est encore au stade du projet d'étude, pourrait permettre de créer des cellules dans des formes originales, adaptées à…

Filament fait d'un composite polymère utilisé comme matière première lors de la production d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) par création additive (impression 3D). Cette matière correspond au séparateur, un isolant électrique perméable aux ions qui évite les courts-circuits causés par le contact des électrodes. L'impression 3D des batteries, qui est encore au stade du projet d'étude, pourrait permettre de créer des cellules dans des formes originales, adaptées à leurs usages.

Filament fait d'un composite polymère utilisé comme matière première lors de la production d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) par création additive (impression 3D). Cette matière correspond à la cathode, l'électrode positive qui absorbe les ions durant la décharge (conversion de l'énergie chimique stockée par la cellule en énergie électrique). L'impression 3D des batteries, qui est encore au stade du projet d'étude, pourrait permettre de créer des cellules dans des formes originales…

Création d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) par fabrication additive (impression 3D). Le principe utilisé, appelé fused filament fabrication, repose sur le dépôt de matière en couches successives. Les tubes de guidage au premier plan fournissent les composants de la batterie sous forme de filaments de matière première (dans l'ordre : collecteur de courant, électrode positive, séparateur, électrode négative, collecteur de courant). Ils sont réunis par un système de chargement (non…

Cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) sur le lit d'une imprimante 3D, lors de sa création par fabrication additive (impression 3D). Le principe utilisé, appelé fused filament fabrication, repose sur le dépôt de matière en couches successives. Les deux couleurs correspondent à des composants distincts, l'électrode positive (noire) et le séparateur. La buse (partiellement visible à gauche) dépose d'un seul tenant les différents composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et…

Assemblage d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) de format "pile bouton", à l'intérieur d'une boîte à gants. Tous les composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits par fabrication additive (impression 3D), d'un seul tenant et directement au format "bouton". Il ne reste qu'à l'imbiber d'électrolyte liquide et à sertir son contenant. La boîte à gants permet de travailler dans une atmosphère inerte pour éviter que les composants de la…

Assemblage d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) de format "pile bouton", à l'intérieur d'une boîte à gants. Tous les composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits par fabrication additive (impression 3D), d'un seul tenant et directement au format "bouton". Il ne reste qu'à l'imbiber d'électrolyte liquide et à sertir son contenant. La boîte à gants permet de travailler dans une atmosphère inerte pour éviter que les composants de la…

Assemblage d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) de format "pile bouton", à l'intérieur d'une boîte à gants. Tous les composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits par fabrication additive (impression 3D), d'un seul tenant et directement au format "bouton". Il ne reste qu'à l'imbiber d'électrolyte liquide (étape non représentée) et à sertir son contenant grâce à une presse (à l'arrière plan). La boîte à gants permet de travailler dans…

Fermeture d'une cellule de batterie lithium-ion (Li-ion) de format "pile bouton" à l'aide d'une presse, à l'intérieur d'une boîte à gants. Tous les composants de la cellule (anode, cathode, séparateur et collecteurs de courant) ont été produits par fabrication additive (impression 3D), d'un seul tenant et dans une forme adaptée au format "bouton", puis imbibés d'électrolyte liquide (étapes non représentées). La boîte à gants permet de travailler dans une atmosphère inerte pour éviter que les…

Opération de soudage d'un tube de quartz au chalumeau. Ce type de tube est utilisé pour réaliser des synthèses de matériaux, sous atmosphère contrôlée.

Ajout d'une poudre dans un creuset, après la préparation d'un mélange par broyage. Les poudres seront ensuite portées à haute température pour fabriquer le matériau désiré. Cette étape de mélange est également utilisée pour ajouter, aux matériaux actifs de batteries, un additif conducteur (généralement du carbone) nécessaire pour améliorer l'efficacité de l'insertion.

Expérience de diffraction pour analyser la structure d'une poudre, à l'aide d'un diffractomètre équipé d'une anticathode de cuivre et d'un détecteur rapide. La particularité de cet appareil est de disposer d'un passeur automatique d'échantillon (une quarantaine), permettant ainsi d'effectuer des mesures automatiques 24h sur 24 et 7 jours sur 7. L'objectif est de trouver de nouveaux matériaux d'insertion, de comprendre les mécanismes structuraux d'échanges d'ions et d'électrons. Les applications…

Poste de contrôle d'un diffractomètre équipé d'une anticathode de cuivre et d'un détecteur rapide, pour une expérience de diffraction visant à analyser la structure d'une poudre. Cet appareil permet d'identifier les différentes phases en présence dans un échantillon, ainsi que de résoudre la structure cristalline des matériaux. De plus, un cryofour (-100 °C à 450 °C) ainsi que des cellules de cyclage de batteries, permettent de suivre respectivement les changements structuraux dus, soit à la…

Poudre d'un matériau à synthétiser, introduit dans un tube de quartz, préalablement au soudage de ce tube. Ce type de tube est utilisé pour réaliser des synthèses de matériaux, sous atmosphère contrôlée.

Opération de soudage d'un tube de quartz au chalumeau. Ce type de tube est utilisé pour réaliser des synthèses de matériaux, sous atmosphère contrôlée.

Résidus de quartz soudés au chalumeau. Les tubes de quartz sont utilisés pour faire de la synthèse de matériaux, sous atmosphère contrôlée.

Expérience de diffraction pour analyser la structure d'une poudre, à l'aide d'un diffractomètre équipé d'une anticathode de cuivre et d'un détecteur rapide. Cet appareil permet d'identifier les différentes phases en présence dans un échantillon ainsi que de résoudre la structure cristalline des matériaux. De plus, un cryofour (-100 °C à 450 °C) ainsi que des cellules de cyclage de batteries, permettent de suivre respectivement les changements structuraux dus, soit à la température, soit à l…

Connexion de deux électrodes d'une batterie. Cette cellule électrochimique est installée ici afin de réaliser des cycles de charge et de décharge à l'aide de potentiostats. Les cycles de charge / décharge servent à connaître les capacités massiques des matériaux, les potentiels (Volt) auxquels ont lieu les réactions électrochimiques et la durée de vie de ces cycles.

Porte-échantillon placé dans un diffractomètre équipé d'une anticathode de cuivre et d'un détecteur rapide, pour analyser la structure d'une poudre. Cet appareil permet d'identifier les différentes phases en présence dans un échantillon, ainsi que de résoudre la structure cristalline des matériaux. De plus, un cryofour (-100 °C à 450 °C), ainsi que des cellules de cyclage de batteries, permettent de suivre les changements structuraux dus, soit à la température, soit à l'insertion / désinsertion…

Salle de chimie préparative.

Un échantillon contenant un matériau à analyser, est placé sur une balance de haute précision. Le but est d'effectuer une analyse thermogravimétrique, couplée à une analyse des gaz émis, par spectrométrie de masse. Cette machine sert à étudier la stabilité thermique des matériaux, à comprendre les réactions de formation de composés, et à déterminer les températures de décomposition ou de cristallisation.

Un échantillon est placé dans un calorimètre, afin de lui faire subir une montée ou une descente en température. La calorimétrie différentielle à balayage est une technique d'analyse thermique. Elle mesure les différences des échanges de chaleur entre un échantillon à analyser et un échantillon de référence.

Préparation d'un mélange de poudres par broyage dans un mortier. Les poudres seront ensuite portées à haute température pour fabriquer le matériau désiré. Cette étape de mélange est également utilisée, pour ajouter aux matériaux actifs de batteries, un additif conducteur (généralement du carbone) nécessaire pour améliorer l'efficacité de l'insertion.

Cellule de laboratoire dans un dispositif de mesure, pour en déduire ses caractéristiques photovoltaïques. Ces mesures sont réalisées à partir d'un simulateur solaire du type Newport Sol3A. L'objectif de ces recherches est la mise au point de nouveaux systèmes photovoltaïques à bas-coût, combinant haute performance et stabilité.

Mesure des propriétés photovoltaïques d'une cellule électrochimique à colorant. L'objectif de ces recherches est la mise au point de nouveaux systèmes photovoltaïques à bas-coût, combinant haute performance et stabilité.