Brochure de présentation 2014

LE RS2E EST UN RÉSEAU LEADER DE LA RECHERCHE SUR
LES BATTERIES ET SUPERCONDENSATEURS.
COORDONNÉS PAR LE PR. JEAN-MARIE TARASCON ET LE
PR. PATRICE SIMON, 14 INDUSTRIELS, 17 LABORATOIRES
CNRS/UNIVERSITÉS ET 3 ÉTABLISSEMENTS PUBLICS
COLLABORENT POUR UNE MEILLEURE RECHERCHE ET
UN MEILLEUR TRANSFERT DE TECHNOLOGIE. LE RS2E
EST UNE INITIATIVE PUBLIQUE QUI A REÇU EN 2011
UN FINANCEMENT SUR 10 ANS DU MINISTÈRE DE
L’ENSEIGNEMENT SUPÉRIEUR ET DE LA RECHERCHE.
STOCKER L’ÉNERGIE,
LIBÉRER LES IDÉES
WWW.ENERGIE-RS2E.COM
RS2E | BROCHURE
MESSAGE DU DIRECTEUR
A
e
nc
Pa
Fra
tric
de
k Imb
ert - Collège
vec le développement attendu des énergies renouvelables et la pénétration
croissante des véhicules électriques sur le marché, notre dépendance aux
batteries va aller en s’amplifiant avec le temps, ce qui conduira à un marché
aux proportions considérables.
Le stockage de l’énergie est en train de devenir un domaine de recherche
d’importance stratégique pour la France, avec des impacts économiques et
sociétaux majeurs. Nous avons réagi rapidement à ce nouveau scénario en créant
le RS2E (Réseau sur le stockage électrochimique de l’énergie), initié avec le
soutien du Ministère de l’Education Supérieure et de la Recherche et du CNRS.
L’objectif premier du RS2E est d’assurer le continuum science/technologie pour
pouvoir concrétiser rapidement de nouvelles idées et concepts. Depuis la création
du RS2E, ses partenaires ont contribué à plus de 100 articles scientifiques, déposé
12 brevets, lancé de nombreux groupes de travail sur des technologies émergentes
(Redox-flow et Na-ion) et fait progresser le développement des techniques de
caractérisation in-situ tout en soutenant divers programmes de formation qui nous
garantiront une position prépondérante et durable dans notre domaine.
Jean-Marie Tarascon est
professeur au Collège
de France. Il travaille
en étroite collaboration
avec le Pr. Patrice
Simon (directeuradjoint) et les organes
de gouvernance du
RS2E pour parvenir à
des prises de décisions
communes et définir la
stratégie du RS2E.
Le pilotage de ce groupe aussi enthousiaste que dévoué à son champ d’expertise
est une expérience formidable et très gratifiante.
Jean-Marie Tarascon
DE MEILLEURES BATTERIES : POURQUOI ?
2011
................
FRANCE
•réunion inaugurale
du RS2E
•13,1% de
l’énergie produite
provient de sources
renouvelables
2017
2025
MONDE
•doublement du
marché des batteries
Li-ion pour atteindre
24 milliards de $
MONDE
•pack de batterie Liion pour automobile à
160$/kWh
................
2013
................
MONDE
•seulement 3 à
4% de l’électricité
produite est stockée
•pack de batteries Liion pour automobile à
500-600$/kWh
................
2020
................
FRANCE
•objectif de
23% d’énergies
renouvelables dans
la consommation
d’énergie finale brute
ALLEMAGNE
•fermeture de
toutes les centrales
nucléaires
sources: IPCC, Kinsey Global Institute, Cour des Comptes, Commission Européenne, EREC, IEA
2
2050
................
MONDE
•baril de pétrole a
200$ (contre 82$ en
2010)
•un objectif de
100 millions VE/
VHR vendus par an
permettrait de réduire
de 50% les émissions
de CO2 liées au
domaine de l’énergie
par rapport aux
niveaux de 2005
2100
................
MONDE
•possible
augmentation des
températures de
0,3°C (estimation
basse) à 4,8°C
(estimation haute)
RS2E | BROCHURE
PRÉSENTATION GÉNÉRALE ET OBJECTIFS
NOS OBJECTIFS
→ CRÉER UN CONTINUUM
UNE INITIATIVE UNIQUE
Le RS2E est une collaboration entre des
laboratoires CNRS/Universités, des
établissements publics de recherche
appliquée et des industriels. Nos
recherches visent à améliorer les
générations actuelles de
supercondensateurs et de batteries.
ENTRE DÉCOUVERTES
SCIENTIFIQUES ET PRODUITS
COMMERCIAUX
LE RS2E EST
UN PARTENARIAT
NOVATEUR ENTRE
INDUSTRIELS
ET RECHERCHE
PUBLIQUE
Les applications industrielles sont au
cœur de notre projet avec comme objectif
le transfert technologique à moyen terme
de nos découvertes scientifiques. Nos
résultats scientifiques trouveront leur place
dans de multiples produits commerciaux
(véhicules, stockage d’énergie produite à partir
de sources renouvelables, électronique portable...).
→ AVOIR UN RÔLE
MAJEUR DANS UN
MARCHÉ LUCRATIF
EN PLEINE EXPANSION
→ PROMOUVOIR ET
FINANCER DES
RECHERCHES DE
RUPTURE
→ PARTAGER DES IDÉES ENTRE
PARTENAIRES ISSUS DE
DIFFERENTS HORIZONS
TROIS MONDES QUI SE
RECHERCHE
FONDAMENTALE
17 LABORATOIRES
CNRS/UNIVERSITÉS
RECHERCHE APPLIQUÉE
INDUSTRIALISATION
3 ÉTABLISSEMENTS
PUBLICS DE
RECHERCHE
(CEA, IFPEN, INERIS)
14 PARTENAIRES
INDUSTRIELS
REJOIGNENT :
CRÉER LA CONTINUITÉ
COMMENT ATTEINDRE NOS OBJECTIFS ?
LARGE CHAMP DE
COMPÉTENCES
Grâce à notre large
éventail de partenaires
nous couvrons
l’ensemble du
domaine du stokage
électrochimique:
des électrolytes
aux matériaux
d’électrodes jusqu’à
l’industrialisation.
GESTION SOUPLE
DE LA PROPRIETE
INTELLECTUELLE
Nous utilisons un
processus original de
gestion de la PI qui
offre aux membres du
Club des Industriels
souplesse et accès
privilégié à notre
portefeuille de brevets
(voir page 7).
INVESTISSEMENT
CONTINU
EVALUATION
ANNUELLE
Des postdocs
aux instruments
d’analyse, le RS2E
et ses partenaires
institutionnels
investissent pour
disposer à la fois des
ressources humaines
et techniques
nécessaires.
Les résultats du
RS2E sont soumis
annuellement aux
représentants du CNRS
et de l’État. Nous
collectons également
le feedback de nos
partenaires industriels
deux fois par an via un
formulaire normalisé.
3
RS2E | BROCHURE
ORGANISATION DE NOTRE EFFORT DE RECHERC
4 LEVIERS SCIENTIFIQUES
5 AXES DE RECHERCHE
1 EFFORT GLOBAL
STOCKAGE ECOCOMPATIBLE
Si les batteries peuvent servir à stocker l’énergie
électrique issue de sources renouvelables, sont-elles
elle-mêmes suffisamment éco-compatibles ? Pour le
permettre, nos recherches développent les synthèses
de matériaux d’électrode par biominéralisation, le
recours à des composés rédox organiques (plus
facilement recyclables) et les méthodes de
recyclage et d’analyse du cycle de vie des
batteries.
COORDINATEUR
Pr. Philippe POIZOT,
IMN, Nantes
MATÉRIAUX
INTELLIGENTS
ARCHITECTURES INNOVANTES
L’équipe Matériaux Intelligents développe des
architectures 3D innovantes pour micro-sources
d’énergie utilisant les facilités microélectroniques.
Le groupe conçoit aussi des matériaux pour
électrodes bifonctionnelles combinant l’insertion
d’ions à la possibilité de capter la lumière
pour offrir une solution innovante de
batterie photo-rechargeable.
COORDINATEUR
Dr. Frédéric SAUVAGE,
LRCS, Amiens
LE CLUB DES
INDUSTRIELS
et les établissements
publics contribuent aussi aux
axes de recherche et, à terme,
développeront des prototypes
issus d’innovations fondamentales.
Ce sont eux qui donnent vie aux
découvertes scientifiques du RS2E.
4
AX
BATTERIES PLUS VERTES
D
S
E
E
HE
REC
RCH
PLATFO
ANALYT
COORDIN
Dr. Michel MENETRIER
Dr. Philippe MORE
SECURITÉ DE
COORDIN
Pr. Stéphane LARUE
THEO
COORDIN
Dr. Marie-Liesse DOUB
BENCHM
COORDIN
Dr. Mathieu MORCRET
Dr. Bernard LESTR
LI-ION A
AMÉLIORER L
GIE ACT
Bien que la technologie Li-ion
une vingtaine d’années, il est
er. Pour cela, nous menons u
nouveaux matériaux présentan
tamment en termes d’énergie,
La caractérisation fine des mé
cyclage, au sein du matériau
lyte/matériau actif, ainsi que l’
des électrodes sont d’autres
tion des performances élec
Li-ion.
COORDIN
Dr. Laurence C
ICMCB, B
Dr. Laure MO
ICGM, Mo
RS2E | BROCHURE
CHE
HE TR AN
sont des méthodes et
techniques ayant une grande
implication dans tous nos axes
de recherche. Nous les
appelons également
“axes transversaux”.
STOCKAGE
CAPACITIF
SVE
DISPOSITIFS PUISSANTS
RS
AU
NATEURS
R, ICMCB, Bordeaux et
EAU, IMN, Nantes
ES BATTERIES
NATEUR
ELLE, LRCS, Amiens
X
ORMES
TIQUES
NOS 4 LEVIERS
SCIENTIFIQUES
Les supercondensateurs, chargeables ou
déchargeables en quelques secondes, sont un
excellent complément des batteries. Ils sont utilisés
dans des applications allant de l’alimentation électrique
(électronique de puissance, systèmes start-stop) à la
récupération d’énergie (dans les tramways, bus, grues
portuaires, voitures…). Nos recherches portent sur
l’augmentation de leur autonomie en concevant de
nouveaux matériaux et dispositifs.
ORIE
COORDINATEURS
Pr. Patrice SIMON, CIRIMAT, Toulouse
Pr. Thierry BROUSSE,
IMN, Nantes
NATEURS
TTE, LRCS, Amiens et
RIEZ, IMN, Nantes
AVANCÉ
LA TECHNOLOTUELLE
n soit commercialisée depuis
encore possible de l’améliorune recherche prospective de
nt de meilleures propriétés, node durée de vie et de sécurité.
écanismes mis en jeu lors du
actif et aux interfaces électro’amélioration de la formulation
s voies possibles d’amélioractrochimiques des batteries
NATEURS
CROGUENNEC,
Bordeaux
ONCONDUIT,
ontpellier
NOUVELLES
CHIMIES
DES BATTERIES POUR DEMAIN
Le Li-ion est bien connu et largement utilisé par
l’industrie, mais qu’attendre ensuite ? Cette question
provoque beaucoup d’agitation au sein de la communauté scientifique. Au RS2E, nous avons décidé que
les remplaçants méritant notre attention sont les batteries Na-ion avec un effort additionnel sur les batteries Li-air, Li-soufre, redox flow, et tout-solide en
s’éloignant des approches «me too».
COORDINATEUR
Pr. Jean-Marie TARASCON,
Collège de France, Paris
TR
AN
SFE
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MARKING
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Fra
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bert - Collège de
NATEUR
BLET, ICGM, Montpellier
É
R
P
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LES
D
PLATFORMES
S
E
DE PRÉ-TRANSFERT
M
R
sont des machines de
O
F
E
prototypage disponibles pour
PLAT
nos partenaires et groupes
de recherche. Elles peuvent
produire des dispositifs de qualité
industrielle à des fins de test.
5
RS2E | BROCHURE
OBJECTIF INDUSTRIALISATION
ÉTABLISSEMENTS PUBLICS :
LES EXPERTS DU TRANSFERT DE TECHNOLOGIE
Trois établissements publics ont rejoint le RS2E en 2011. Le CEA, l’INERIS et
IFPEN sont des spécialistes de renommée mondiale en recherche appliquée et
transfert de technologie.
Leur contribution principale au RS2E couvre le prototypage de nouveaux systèmes
de batteries (CEA), l’intégration des systèmes de batteries dans des véhicules
(IFPEN) et l’évaluation de la sécurité (INERIS). Les laboratoires de recherche de
ces organismes publics sont aussi à l’origine d’innovations scientifiques.
Ils prennent part aux task-forces (par exemple sur les batteries Na-ion) avec les
laboratoires partenaires pour contribuer à la conception de nouveaux prototypes,
ainsi qu’à l’encadrement d’étudiants et de grands projets de recherche
technologique. Ils sont aussi impliqués dans la gestion du RS2E et le processus
de prise de décision.
CLUB DES INDUSTRIELS :
LE PRODUIT FINAL COMME OBJECTIF
Le Club des Industriels est essentiel au RS2E grâce à sa vision globale du marché des batteries et son expertise
en matière de fabrication. Notre objectif à moyen terme est de lui donner accès aux prototypes et aux découvertes
scientifiques développés par les laboratoires partenaires et les établissements publics. Il bénéficie actuellement
de notre portefeuille croissant de brevets et de livres blancs. Il est étroitement associé à la gouvernance du RS2E.
Des PME aux multinationales de renom, nos 14 partenaires industriels couvrent la totalité de la chaîne de valeur:
fabricants de matériaux (Aurock, Saint-Gobain, Solvay, Solvionic, Total), fabricants de batteries (easyLi, E4V,
Freemens, Saft) et utilisateurs finaux (Alstom, Airbus group, EDF, Renault, Zodiac Aerospace).
Leur présence nous rappelle en permanence notre objectif : un transfert de technologie et de connaissances
efficace !
E4V
6
RS2E | BROCHURE
GESTION DES BREVETS
PREPARER LES DÉCOUVERTES POUR L’INNOVATION :
NOTRE POLITIQUE DE BREVET
L’objectif du RS2E est de concevoir, élaborer, mettre sur le marché et commercialiser des technologies innovantes.
La protection et le développement commercial des découvertes sont vivement encouragés : un portefeuille
conséquent de brevets est un bon moyen de remplir ces objectifs et d’assurer à nos partenaires une avance sur le
marché.
Pour mener à bien cette politique, nous avons établi un plan innovant de transfert technologique pour les brevets
résultant de collaborations entre chercheurs (voir figure ci-dessous). Ainsi, toute demande de brevet faisant suite
à de nouveaux résultats est immédiatement présentée au Club des Industriels. C’est un avantage décisif quand on
sait qu’une demande de brevet n’est généralement disponible que 18 mois après sa date de priorité.
En fonction de leur stratégie, les industriels peuvent décider s’ils vont ou non utiliser les technologies brevetées.
t0
t0+11
t0+48
Accès pioritaire aux
membres du Club des
Industriels
Début de l’option sur licence :
développement de la technologie
Exploitation du brevet
................
................
................
Temps
(mois)
NOTRE RÊVE
QUEL AVENIR POUR BATTERIES ET
SUPERCONDENSATEURS ?
© SAFT
Le réchauffement climatique et le caractère épuisable des
énergies fossiles font des énergies renouvelables une priorité
française et européenne. Dans ce contexte, le RS2E est confronté
à un grand défi : élaborer de nouveaux moyens pour stocker
l’énergie à grande échelle, à faible coût et en respectant des
principes durables.
© LA ROCCA Antoine
Ainsi, notre rêve est de changer radicalement notre façon
d’envisager les nouveaux matériaux, l’élaboration d’électrodes,
l’assemblage de batteries/supercondensateurs et d’atteindre
une maîtrise des interfaces. Ces nouvelles technologies
pourront alors, d’ici 10 à 50 ans, dessiner un nouvel horizon.
Nous espérons que d’ici 50 ans i) les batteries pourront être
assemblées en une seule étape grâce à l’impression 3D ii) de
meilleurs matériaux auront été découverts grâce à un génome
des matériaux fiable iii) les nouveaux systèmes reposeront
sur des matériaux abondants, à faible coût et conçus par
des processus à basse température iv) la caractérisation de l’évolution aux interfaces se fera par des techniques
d’imagerie operando v) les cellules pourront être réparées grâce à l’utilisation de matériaux auto-régénérants vi) les
technologies sans lithium auront émergé et vii) de nouveaux systèmes associant les fonctionnalités de stockage et
de conversion à l’intérieur d’un même dispositif seront développés.
7
LES 17 LABORATOIRES DE RECHERCHE IMPLIQUÉS
IEMN, Lille
LG2A
PHENIX
LRCS, Amiens
Collège de France
IRCP
LCMCP, Paris
CEMHTI, Orléans
ICMCB, Bordeaux
CIRIMAT, Toulouse
IS2M, Mulhouse
LEPMI, Grenoble
ICG, Montpellier
ICR
MADIREL, Marseille
IPREM, Pau
RS2E FUTURE HEADQUARTERS IN AMIENS
(CONSTRUCTION STARTS MID-2014)
WWW.ENERGIE-RS2E.COM
informations générales | [email protected]
gestion des brevets | [email protected]
communication | [email protected]
MAQUETTE : © RS2E / NOVEMBRE 2014
IMN, Nantes

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