Le Neutron Battery Hub (NBHub) — Institut Laue-Langevin (ILL)

À la croisée de la science neutronique et de la recherche sur les batteries : un centre de compétence pour les batteries de nouvelle génération

Agenda à propos du NBHub Projet de recherche Gouvernance

Agenda

ESS - ILL User Meeting

Satellite Meeting: Neutrons for battery research
17-18 November, Lund, Sweden

À propos du NBHub

Le Neutron Battery Hub (NBHub) est un cadre collaboratif au sein de l'ILL, réunissant experts en neutrons et scientifiques spécialistes des batteries pour œuvrer au développement de la prochaine génération de batteries.
Il vise à approfondir la compréhension fondamentale des processus réactionnels afin d'accélérer la découverte de nouveaux matériaux et technologies, à développer des outils et des techniques, et à attirer de nouveaux partenaires et collaborations avec l'industrie.
Une combinaison de techniques de diffusion de neutrons et de stratégies de caractérisation avancées sera utilisée pour observer les batteries en fonctionnement, à toutes les échelles, en établissant le lien entre propriétés des matériaux et performances électrochimiques, et en élucidant la relation entre structure et mécanismes de transport.
Le NBHub dispose de son propre financement pour recruter des étudiants et des chercheurs postdoctoraux. Le temps de faisceau sera attribué dans le cadre d'appels à propositions réguliers.

Les Objectifs :

Compréhension fondamentale des processus de réaction et de dégradation, pour accélérer la découverte de matériaux et de technologies nouveaux ou améliorés.

Développer des outils et des techniques au bénéfice à la fois des scientifiques spécialistes des neutrons et de ceux des batteries.

Renforcer et élargir le partenariat entre les communautés des neutrons et des batteries, tant dans le monde académique que dans l'industrie.

Projet de recherche

L'objectif scientifique du projet est de concevoir, mettre en œuvre et standardiser des expériences neutroniques sur différents types de matériaux pour batteries, au-delà du seul lithium-ion — typiquement, des oxydes lamellaires utilisés comme cathodes aux polymères ou céramiques développés comme électrolytes solides — afin de comprendre leur stabilité, leurs performances et leur évolution en cours de fonctionnement de la batterie. Le NBHub développera un programme multi-techniques couvrant des études (nano)structurales couplées à la dynamique ionique, à l'échelle du matériau, du composant et du dispositif.

Different types of battery materials

Batteries lithium-ion à électrolyte solide

Polymères, argyrodites, halogénures, composites, sans anode

Batteries sodium-ion

Carbone dur, cathodes (polyanioniques, oxydes, matériaux lamellaires)

Batteries lithium-ion à électrolyte liquide

Anodes à base de silicium, nouvelles cathodes, systèmes organiques/aqueux

Mesures multi-techniques et operando

Établir le lien entre propriétés des matériaux et performances électrochimiques
Observer les batteries en fonctionnement, à toutes les échelles, grâce à une combinaison de techniques de diffusion de neutrons
Élucider la relation entre structure et mécanismes de transport

battery hub paperimage — Principaux processus en volume se produisant dans les batteries aux différentes échelles, des atomes jusqu'aux dispositifs de batterie complets (image extraite de D. Atkins et al., *Accelerating Battery Characterization Using Neutron and Synchrotron Techniques: Toward a Multi-Modal and Multi-Scale Standardized Experimental Workflow*, Adv. Energy Mater. 2022, 12, 2102694. https://doi.org/10.1002/aenm.202102694 )

Quatre techniques fondamentales de diffusion de neutrons

QENS/INS

Diffusion quasi-élastique et inélastique de neutrons — dynamique des ions, des molécules, des polymères et du réseau

Diffraction de neutrons sur poudre (NPD)

D20

SANS

Diffusion de neutrons aux petits angles - Matériaux nanostructurés et interphase électrolyte solide

Imagerie neutronique (NI)

Suivi in operando du lithium et du sodium

Le NBHub propose :

un cofinancement pour les doctorants et post-doctorants
un laboratoire d'électrochimie pour les utilisateurs
des mesures operando intégrées à NOMAD
une gamme de porte-échantillons standardisés et optimisés pour les mesures operando
des protocoles et des flux de travail standardisés pour accélérer la visualisation, l'analyse et la publication des données
des lignes directrices pour la soumission des propositions et l'optimisation du temps de faisceau

Gouvernance

Le NBHub a été créé en avril 2026, dans le cadre de la mise en œuvre de la nouvelle stratégie scientifique de l'ILL. Il s'appuie sur un précédent projet de long terme (Long Term Project) consacré au développement de cellules pour la diffraction, l'imagerie et la diffusion aux petits angles, et il est piloté conjointement par deux chercheurs principaux expérimentés, réunis au sein d'un comité de coordination. Ils ont développé des collaborations étroites et de longue date avec le personnel de l'ILL et jouent un rôle actif dans les initiatives françaises et européennes de recherche sur les batteries.

Coordinateurs du pôle

Quentin Berrod (ILL, co-coordinateur du NBHub)

Étude de la nanostructure et de la dynamique des ions, des molécules et des polymères au sein des matériaux utilisés comme électrolytes et électrodes pour les batteries lithium et sodium.

Sandrine Lyonnard (CEA-IRIG, co-coordinatrice du NBHub)

Développement de flux de travail multimodaux pour la caractérisation corrélative par neutrons et rayonnement synchrotron. Développement de méthodes de diffusion et d'imagerie operando multi-échelles, appliquées aux batteries lithium-ion et sodium-ion.

Équipe de recherche

Chercheurs, post-doctorants et doctorants du personnel de l'ILL

Partenaires

SyMMES@Grenoble
European Battery Hub à l'ESRF

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