Nanocomposite conducteur thermique et isolant électrique pour le management thermique des systèmes batteries imprimés en 3D

L’évolution des technologies de transport et de stockage de l’énergie (technologies charge rapide, batteries à haute densité d’énergie) impliquent une augmentation considérable de la génération de chaleur dans ces systèmes en fonctionnement. De plus, la volonté toujours croissante de miniaturisation des systèmes embarqués réduit constamment l’espace alloué à leur refroidissement, conduisant à l’obsolescence des systèmes de refroidissement par convection forcée (systèmes actifs) et affectent fatalement leurs performances, leur durée de vie et leur fiabilité. Ces différents constats conduisent inévitablement à la nécessité de développer une nouvelle classe de matériaux dissipateurs thermiques via leur propre structure. La stratégie originale proposée consiste en la fabrication de casing de batterie nomade en nanocomposites conducteurs thermiques et isolants électriques chargés en nanoparticules 1D et 2D avec une rhéologie adéquate au procédé de fabrication additive 3D type fil fondu ((FDM, Fused Deposition Modeling). A ce titre vous développerez un revêtement isolant en surface des nanocharges conductrices par voie sol-gel et l’influence des différents paramètres de synthèse (T, pH, agent de couplage, taux de précurseur, etc) sur l’homogénéité et l’épaisseur de la coquille seront étudiées et optimisées. De plus afin de diminuer la diffraction des phonons à l’interface nanocharge/matrice une fonctionnalisation de surface sera évaluée. Enfin l’élaboration du nanocomposite, la fabrication des filaments imprimables et la mise en forme par impression 3D fil fondu (FDM) seront étudiées afin d’optimiser le management thermique du système batterie. L ’anisotropie du nanocomposite provenant de la morphologie des nanoparticules associé au procédé d’impression et au design innovant du système passif confèrera à l’ensemble du module une optimisation de gestion thermique.