Bancs
d'essai de protection thermique des batteries
Essais de propagation thermique, exposition à la flamme et projection de particules
GEMESIS, en collaboration avec Metal Machines et Nextherm Sensing, propose d'étudier et de développer des bancs d'essai industriels sur mesure dédiés à la caractérisation des matériaux de protection thermique des batteries.
Ces équipements visent à reproduire en laboratoire des sollicitations thermiques et mécaniques sévères, représentatives de certains phénomènes rencontrés lors d'un emballement thermique (Thermal Runaway).
Notre approche associe trois expertises complémentaires : la génération de flamme et la projection de particules, l'intégration et l'automatisation des machines d'essai, ainsi que la mesure avancée du flux thermique.
Une technologie qui s'appuie sur une expérience concrète
Les développements envisagés s'appuient notamment sur l'expérience acquise par Metal Machines, concepteur d'un premier banc Torch and Grit (TaG) livré au CREPIM en février 2025.
Cet équipement a contribué aux travaux d'élaboration des révisions A et B du protocole Stellantis LP.7M119.
Son exploitation a permis de mieux identifier les contraintes rencontrées lors de ces essais, notamment les effets destructeurs des particules abrasives projetées, les sollicitations thermiques élevées et les exigences de robustesse des composants.
Ces retours d'expérience constituent une base technique pour envisager de nouvelles machines industrielles, conçues pour résister à des environnements particulièrement agressifs et faciliter leur exploitation et leur maintenance.
Trois expertises complémentaires
Metal Machines : génération de flamme et projection de particules
Metal Machines apporte son expertise dans la conception des bancs Torch and Grit, des systèmes de génération de flamme haute température et des dispositifs de projection de particules.
Son expérience du développement et de l'exploitation de ces équipements contribue à identifier les améliorations nécessaires et à accompagner les évolutions des protocoles d'essai.
GEMESIS : conception, intégration et automatisation industrielle
GEMESIS apporte son savoir-faire dans le développement de bancs d'essai et de machines spéciales.
Notre expertise couvre notamment :
- La conception et l'intégration mécanique et électrique
- Le dimensionnement et l'intégration de l'instrumentation
- Le développement des systèmes de contrôle et d'automatisation
- L'acquisition et la synchronisation des données
- La supervision des essais et la traçabilité des résultats
- L'intégration des dispositifs de sécurité
- L'ergonomie, la robustesse et la maintenabilité des équipements
Les bancs peuvent être adaptés aux contraintes spécifiques des laboratoires, centres de recherche et industriels.
Nextherm Sensing : mesure avancée du flux thermique
L'intégration de technologies de mesure de flux thermique Nextherm Sensing constitue une possibilité complémentaire aux mesures conventionnelles réalisées par thermocouples.
En fonction du protocole et des conditions d'essai, ces capteurs peuvent permettre de mesurer le flux thermique incident appliqué à une zone de référence.
Cette instrumentation vise à améliorer la connaissance des sollicitations thermiques, faciliter la comparaison de différents essais et apporter des données complémentaires pour le développement des matériaux.
Le choix, le positionnement et la protection des capteurs doivent être étudiés en fonction des températures et des contraintes abrasives rencontrées.
Fonctionnalités envisageables
Selon les besoins et les protocoles retenus, les futurs moyens d'essai pourront intégrer :
Exposition thermique
génération de flamme haute température et maîtrise des conditions d'exposition
Projection de particules
génération et contrôle des sollicitations abrasives
Positionnement des éprouvettes
supports et configurations adaptés aux matériaux testés
Instrumentation
thermocouples et capteurs de flux thermique
Automatisation
pilotage des séquences de flamme, de projection et des phases d'essai
Acquisition de données
mesures synchronisées, visualisation et enregistrement
Sécurité
intégration de protections et de dispositifs de surveillance adaptés
Robustesse industrielle
choix des matériaux, protection des composants exposés et facilité de maintenance
Des solutions adaptées aux protocoles d'essai
Ces moyens d'essai peuvent être étudiés pour répondre aux besoins de caractérisation associés à différents protocoles, notamment :
Stellantis LP.7M119
Protocole de caractérisation des matériaux de protection thermique utilisés dans les applications batteries, intégrant des sollicitations thermiques et des projections de particules.
UL 2596-1, Torch and Grit (TaG)
Méthode d'essai destinée à évaluer le comportement des matériaux de batteries soumis à des sollicitations thermiques et mécaniques abrasives.
L'évolution de ces protocoles nécessite une attention particulière à la génération de flamme, aux caractéristiques des dispositifs de projection et aux conditions de calibration.
Les performances et la conformité aux exigences applicables doivent être vérifiées lors du développement et de la validation de chaque équipement.
Applications
Les machines envisagées peuvent répondre aux besoins de différents acteurs :
Fabricants de cellules, modules et packs batteries
Fabricants de composites, isolants et barrières thermiques
Développeurs de matériaux de protection thermique
Équipementiers automobiles
Laboratoires de recherche et centres d’essais
Industriels du stockage stationnaire d’énergie
Ces équipements peuvent être utilisés dans le cadre d'activités de recherche et développement, de comparaison de matériaux, de mise au point de nouvelles solutions de protection thermique et de préparation à des campagnes de qualification.
Vers des moyens d'essai plus instrumentés et plus robustes
Notre ambition est de capitaliser sur l'expérience des essais Torch and Grit pour développer des machines industrielles associant robustesse mécanique, maîtrise des sollicitations et instrumentation avancée.
En réunissant les expertises de Metal Machines, GEMESIS et Nextherm Sensing, nous souhaitons proposer aux industriels des solutions adaptées à leurs problématiques de sécurité et de protection thermique des batteries.
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Échangeons sur vos besoins.
GEMESIS et ses partenaires peuvent étudier la faisabilité d'un banc d'essai spécifique, son architecture, son instrumentation et les possibilités d'automatisation adaptées à vos protocoles.