« Grâce à notre technologie, nous parvenons jusqu'à doubler la durée de vie des batteries lithium-ion de secours », affirme Arnaud Delaille de PowerUp

La jeune pousse PowerUp a annoncé, lundi 7 juin, la commercialisation d'un « boîtier intelligent » qui promet de doubler la durée de vie des batteries lithium-ion au secours des installations critiques. Zoom sur la technologie du Skipper® UPS et les perspectives de cette entreprise prometteuse avec Arnaud Delaille, co-fondateur et COO.

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« Grâce à notre technologie, nous parvenons jusqu'à doubler la durée de vie des batteries lithium-ion de secours », affirme Arnaud Delaille de PowerUp

Créée en 2017, la startup PowerUp a annoncé, lundi 7 juin, la commercialisation de son premier produit Skipper® UPS. Ce « boîtier intelligent » promet de doubler la durée de vie des batteries lithium-ion d’alimentation de secours, en intégrant la technologie « M.A.P® » (pour Mesurer, Agir, Prédire) née dans les laboratoires du CEA-Liten. Comment, sans changer de techno, est-ce possible de prolonger aussi significativement la durée de vie de la batterie ? Réponses d'Arnaud Delaille, co-fondateur et COO de PowerUp.

Industrie & Technologies : Nous connaissons les durées de vie moyenne des batteries, en se basant sur des statistiques. Pourquoi est-ce si important de les connaître plus finement ?

Arnaud Delaille : Les moyennes ne sont pas suffisantes ! Il existe de grosses disparités entre les durées de vie d’un même type de batterie en fonction des conditions d’usage (comme la température de stockage) et de la qualité de production, très variable selon les fournisseurs.

C'est particulièrement important sur le marché des alimentations de secours d'installations critiques, sur lequel nous avons réalisé nos preuves de concepts avec Enedis (sur des postes de distribution secourus par des batteries) et avec le Crédit Agricole (sur des systèmes d’alarme secourus). Nos deux partenaires étaient confrontés à la même difficulté : impossible de connaître l’état de la batterie… qui assure pourtant une fonction très critique ! Le jour où le réseau tombe en panne, c’est en effet la batterie qui doit alimenter en électricité le système d’alarme et le poste de distribution.

Les batteries de secours sont, en grande majorité, de type plomb-acide. Votre startup propose de les remplacer par des batteries lithium-ion. Pourquoi ?

Il est quasiment impossible de connaître l’état résiduel des batteries plomb-acide ! Au contraire, nous avons développé des outils qui nous permettent de suivre finement les pertes de performances des batteries lithium-ion. Nos algorithmes ont simplement besoin des mesures de courant, de tension et de température. Notre expertise résulte de plus de 10 ans de R & D au sein du CEA-Liten.

Et les résultats sont là : grâce à notre stratégie de charge, nous optimisons la durée de vie des batteries lithium-ion dans des conditions d’usage définies avec nos partenaires et en utilisant notre loi de gestion optimale. Nous parvenons jusqu’à doubler cette durée de vie (passant de 4 ans environ à plus de 8 ans dans des conditions d'usage usuelles), alors que les applications de secours constituent un usage particulièrement difficile.

Vous parlez « d’usage difficile ». Pourtant, une batterie lithium-ion sur le marché des applications de secours est majoritairement au repos…

Justement ! Il existe un mécanisme de vieillissement (aujourd’hui très bien compris) qui s’opère lorsque la batterie est dite « en calendaire » (c’est-à-dire au repos). Il s’agit d’un phénomène de passivation qui a lieu sur l’électrode négative. Or, dans le cas des alimentations de secours, la batterie est particulièrement soumise à ce mécanisme puisqu’elle ne fait qu’attendre.

L’un des enjeux de recherche dans le domaine des batteries consiste précisément à mieux comprendre ce phénomène, à savoir la croissance de la fine couche de passivation qui se forme à la surface lors de la première charge, appelée « Solid Electrolyte Interphase » (SEI) . Qu’avez-vous compris de ce mécanisme ?

Ce mécanisme a lieu lors de la première charge. Mais, dans les faits, il se poursuit tout au long de la durée de vie d’une batterie Li-ion, avec une vitesse de réaction qui dépend des conditions d’usage de la batterie. C’est cette réaction parasite qui explique que les batteries Li-ion vieillissent, même lorsqu’elles ne sont pas sollicitées.

Cette réaction parasite s’accompagne d’une consommation d’ions lithium à l’interface de l’électrode négative et de l’électrolyte, ce qui engendre une perte de « lithium cyclable », à savoir, du point de vue de l’utilisateur, une perte irréversible de capacité. Cette compréhension fine des mécanismes de vieillissement, que ce soit au repos ou encore en cyclage, nous permet d’adopter des stratégies de gestion optimales et de prolonger ainsi significativement la durée des batteries en usage réel.

Votre savoir-faire pourrait également être utile pour les applications de mobilité…

La mobilité est bel et bien un marché que nous adressons. Nous sommes d’ailleurs en discussion avec un exploitant de bus dans l’optique de démarrer la phase d’industrialisation avec lui, peut-être dès cette année. En tout cas, nos preuves de concept sur des flottes de bus électriques sont bien engagées !

Marché stationnaire, mobilité… avez-vous d’autres perspectives ?

Aujourd’hui, nous commercialisons un premier produit, Skipper® UPS, qui vise de petites batteries destinées à un usage très spécifique (les alimentations de secours). Mais nous développons en parallèle des solutions de grandes tailles (de plusieurs dizaines, voire de centaines de mégawatt-heures). Les data centers représentent par exemple un marché sur lequel nous souhaitons nous engager.

Enfin, parvenir à suivre finement les pertes de performance des batteries lithium-ion (comme nous le faisons) constitue également un enjeu de taille pour les « Energy storage system » (ESS) : il s’agit de containers de batteries, souvent couplés à des sources d’énergies renouvelables et connectés au réseau. Or, pour l’instant, les opérateurs ont tendance à surdimensionner les systèmes pour atteindre des durées de vie acceptables pour les batteries. Nous avons d’ores et déjà noué un partenariat stratégique avec EDF Renouvelables, dont l'ambition est la mise en service d'un produit pour les ESS d’ici la fin de l’année 2022.

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