PACK AMBITION RECHERCHE - Innovations en Fluoropolymères pour l’Énergie et les Matériaux (IFLEM)
IFLEM est mené dans le cadre d’une collaboration entre la société Arkema et le laboratoire de Catalyse, Polymères, Procédés et Matériaux (CP2M) avec le soutien financier de la Région Auvergne Rhônes-Alpes (AURA)
Le marché des batteries lithium-ion (BLI) est en pleine expansion en Europe et fournir des matériaux de qualité pour cette application représente une opportunité stratégique et commerciale pour les industriels et les laboratoires de recherche de la Région. Ce type de batteries est incontournable dans notre quotidien, particulièrement dans le développement de l’automobile électrique, ainsi que dans les téléphones, ordinateurs et le stockage d’énergie. De par sa durabilité, son rapport coût/performance, et d’autres propriétés physiques, le poly(fluorure de vinylidène) (PVDF) est un matériau de premier choix pour la fabrication de composants importants des BLI. Néanmoins, pour obtenir des puissances plus élevées (voltages élevés) et des performances accrues (durée de vie), il est souhaitable que la place occupée par le PVDF dans la BLI soit optimisée afin d’avoir une batterie plus puissante, ayant une capacité supérieure et plus durable. Il est donc très important de continuer à améliorer les propriétés physiques des polymères utilisés dans les BLI pour les rendre plus performants.
Le PVDF est principalement obtenu par (co)polymérisation radicalaire du fluorure de vinylidène (VDF) dans des procédés en suspension ou en émulsion. La structure très polaire du VDF confère au PVDF des propriétés ferroélectriques très intéressantes, mais sa structure chimique conduit à une cinétique de polymérisation plus complexe que celle d’autres molécules vinyliques telles que le stryène ou les acrylates. De plus, la synthèse a lieu à des pressions de 30 à 90 bars – ce qui nécessite un certain savoir-faire, ainsi que des équipements de pointe qui ne sont disponibles que dans très peu de laboratoires dans le monde.
Dans ce projet, nous proposons de construire un nouveau réacteur pilote afin d’étudier la cinétique de polymérisation et mieux contrôler l’architecture macromoléculaire du PVDF. L’étude de l’impact du procédé de polymérisation sur les propriétés du polymère sera considérée selon trois voies de production de PVDF : la polymérisation en émulsion, la polymérisation en suspension, et la polymérisation en microsuspension. Les partenaires de ce projet ont pour ambition de devenir leader dans la recherche et la production de polymères spécialisés pour la production des BLI, et de faire de la Région Auvergne-Rhône Alpes un pôle d’expertise incontournable dans ce domaine.