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École de technologie supérieure

Responsable(s) de cours : Gaixia Zhang


PLAN DE COURS

Automne 2025
SYS878 : Technologie des batteries (3 crédits)





Préalables
Aucun préalable requis




Descriptif du cours
Ce cours vise à présenter et à opérationnaliser la conception, l'assemblage, l'évaluation des performances, le recyclage et les applications des batteries.

Au terme de ce cours, l’étudiante ou l’étudiant sera en mesure de : différencier différentes batteries en tant que systèmes de conversion et de stockage de l'énergie; comparer différents types de batteries; expliquer les systèmes de stockage; utiliser des connaissances multidisciplinaires en électrochimie; appliquer des concepts et des théories; déterminer les éléments de sécurité dans le développement, l'utilisation, le recyclage et l'élimination des batteries.

Technologies de conversion et de stockage de l'énergie. Principes électrochimiques. Assemblage et évaluation de la batterie. Cycle de vie. Charge rapide. Types de batteries (lithium-ion, lithium métallique, batteries solides, batteries à flux, Batteries portables, batteries portables, etc.). Fondamentaux des batteries. Énergies renouvelables. Considérations de sécurité, y compris la prévention des échappées thermiques, l'utilisation sûre, et les meilleures pratiques pour le recyclage et l'élimination.



Objectifs du cours

*****Remarque : Ce cours sera donné en français .*****

Veuillez noter que le cours spécial que je donnais précédemment sous le code SYS864 (Sujets spéciaux II - Génie Électrique : Technologie des batteries) a été officiellement transféré sous le nouveau code SYS878, avec le titre : Technologie des batteries.

À la fin du cours, les étudiant.e.s auront :

  • Acquis une compréhension fondamentale des principes de fonctionnement des différentes batteries.
  • Appris les batteries les plus prometteuses : les batteries lithium-ion, lithium métal, tout-solide, métal-ion, métal-air, flexibles et portables, les batteries à flux, etc.
  • Obtenu des connaissances fondamentales multidisciplinaires en électrochimie, en science des matériaux et en ingénierie, ainsi que des compétences pratiques dans la fabrication de prototypes de batteries et l'évaluation de leurs performances.
  • Comparé différents types de batteries, compris leurs avantages et inconvénients, et évalué leurs perspectives futures et leurs applications pratiques spécifiques.
  • Maîtriser la sécurité dans le développement, l'utilisation, le recyclage et l'élimination des batteries.

Plus d'informations sur la description du cours :

Ce cours présente les principes de fonctionnement de diverses batteries ainsi que des connaissances fondamentales, les différentes sortes de batteries, la conception/caractérisation des matériaux, la fabrication des composants de la cellule de batterie, l'assemblage des batteries, l'évaluation des performances des dispositifs énergétiques, le recyclage des batteries, etc. En fonction des types de batteries et de leurs caractéristiques spécifiques, les étudiant.e.s comprendront les diverses applications des batteries dans différents domaines, allant de l'électronique portable, aux dispositifs de santé/médicaux, en passant par les transports tels que les véhicules électriques, jusqu'au stockage d'énergie de grande capacité (avec une capacité de puissance de kW à MW, voire plus). Les questions de sécurité seront également traitées, notamment la prévention des emballements thermiques, les pratiques d’utilisation sécurisées, ainsi que les meilleures approches pour le recyclage et la gestion en fin de vie des batteries. De plus, ce cours favorisera de larges discussions sur la manière d'employer efficacement les technologies de batteries pour bénéficier à notre société, à notre économie et à notre environnement en faveur du développement durable.




Stratégies pédagogiques
  • Cours : un cours (3,5 heures) par semaine
  • Projet & Présentation



Utilisation d’appareils électroniques

En règle générale, ce cours se déroulera en personne.

Toutefois, en cas d'intempéries (tempêtes, etc.), le cours se déroulera à distance via Zoom.

 




Horaire
Groupe Jour Heure Activité
01 Mercredi 08:30 - 12:00 Activité de cours



Coordonnées du personnel enseignant le cours
Groupe Nom Activité Courriel Local Disponibilité
01 Gaixia Zhang Activité de cours gaixia.zhang@etsmtl.ca A-2644



Cours
Cours N° Description Heures

1

Introduction (L1)

  • Brève présentation personnelle(professeure et étudiant.e.s)
  • Technologies de conversion/stockage d’énergie et leur intégration avec les énergies renouvelables et le réseau électrique
  • Dispositifs à énergie électrochimique et pourquoi les batteries
  • Organisation des cours (contenu, plan de projet, présentation, examens)

3

2

Fondamentaux des batteries (L2)

  • Principes de fonctionnement des batteries (électrochimie, charge/décharge, etc.)
  • Composants de la batterie et leurs fonctions (anode, cathode, électrolyte, séparateur, collecteur, etc.)

3

3

Différents types de batteries  (L3)

  • Piles primaires : piles sèches, piles alcalines, etc.
  • Batteries secondaires : batteries au plomb, Ni-Cd, Ni-MH, Li-ion et autres
  • Batteries à flux

3

4

Diverses batteries et applications, et plan de projet (L4)

  • Batteries pour le stockage d'énergie
  • Batteries pour véhicules électriques
  • Choix du plan de projet

3

5

Conception et caractérisation des matériaux (L5)

  • Nanomatériaux pour la technologie des batteries (Carbone/graphène, métaux, oxyde/sulfure métalliques, etc.)
  • Fabrication de matériaux (méthodes CVD, produits chimiques humides, dépôt par couches atomiques (ALD), micro-ondes/hydrothermales et modèles)
  • Méthodes de caractérisation (DRX, MEB, MET, XPS, Raman, IR, Synchrotron-XAS, etc.)
  • Caractérisation in situ et ex situ des batteries

3

6

Batteries Li-ion et révision (L6)

  • Performances (densité énergétique, durée de vie, tension des cellules, temps de charge, etc.)
  • Anode, cathode, electrolyte, collectors, SEI/CEI, etc.
  • Différents types de batteries lithium-ion
  • Résumé des principes fondamentaux des batteries

3

7

Examen intra (L7)

3

8

Autres nouvelles technologies de batteries (L8)

  • Le développement des batteries et des véhicules électriques
  • Autres batteries métal-ion (par exemple, Na, K, Al, Zn, Mg, etc.)

3

9

Fabrication des batteries (L9)

  • Fabrication de composants de cellules de batterie
  • Assemblage de batterie (les cellules bouton, en sachet, cylindriques, et prismatiques)

3

10

Évaluation des performances de la batterie (L10)

  • Voltammétrie cyclique (CV)
  • Spectroscopie d'impédance électrochimique (EIS)
  • Charge/décharge, taux de C d'une batterie, tensions de coupure, efficacité coulombienne, performances de cyclage et de taux de décharge, etc.

3

11

Batteries haute capacité/densité énergétique et recyclage des batteries (L11)

  • Batteries lithium métal et autres (Li-S, Li-O2, etc.)
  • Batteries entièrement solides
  • Identification des différents types de batteries
  • Recyclage des batteries

3

 

12

Sécurité des batteries, batteries métal-air et flexibles, et résumé de la technologie des batteries (L12)

  • Sécurité dans le développement, la manipulation et l'utilisation des batteries
  • Batteries métal-air et batteries flexibles (p. ex. batteries au Zn, principes de fonctionnement, avancées, défis, perspectives, applications)
  • Résumé de la technologie des batteries

3

13

Discussion sur le développement de la batterie (L13)

  • Diverses batteries (batteries Li/Na/Al/Zn/etc., batteries tout solide, batteries à flux, batteries métal-air, batteries flexibles/portables, etc.)
  • Avancées et défis actuels, ainsi que perspectives d’avenir
  • La sécurité et le recyclage des batteries
  • Applications potentielles pour le stockage d'énergie, les véhicules électriques, l'électronique et le diagnostic médical/santé

3

 

Total    

39 h

 

Remarque 1 : Tous les cours durent 3 heures 30 minutes, une fois par semaine.

Remarque 2 : Pour planifier une réunion, veuillez me contacter à : gaixia.zhang@etsmtl.ca

 

 

 




Laboratoires et travaux pratiques

N/A

 




Évaluation
Examen intra 30% 22 octobre 2025
Projet 30% 30 sept (sujet) et 18 nov (rapport) 2025
Présentation orale 15% 25 nov (PPT) et 02 dec (oral) 2025
Participation 5%  
Examen final 20%  

 




Dates des examens intra
Groupe(s) Date
1 22 octobre 2025



Date de l'examen final
Votre examen final aura lieu pendant la période des examens finaux, veuillez consulter l'horaire à l'adresse suivante : https://www.etsmtl.ca/programmes-et-formations/horaire-des-examens-finaux


Politique de retard des travaux
Tout travail (devoir pratique, rapport de laboratoire, rapport de projet, etc.) remis en retard sans motif valable, c’est-à-dire autre que ceux mentionnés dans le Règlement des études (1er cycle, article 7.2.5/ cycles supérieurs, article 6.5.2) se verra attribuer la note zéro, à moins que d’autres dispositions ne soient communiquées par écrit par l’enseignante ou l’enseignant dans les consignes de chaque travail à remettre ou dans le plan de cours pour l’ensemble des travaux.

Dispositions additionnelles

Sauf indication contraire, toute remise tardive des travaux sera pénalisée à hauteur de 10% par jour, pendant une durée maximale de 5 jours. 




Absence à une évaluation

Afin de faire valider une absence à une évaluation en vue d’obtenir un examen de compensation, l’étudiante ou l’étudiant doit utiliser le formulaire prévu à cet effet dans son portail MonÉTS pour un examen final qui se déroule durant la période des examens finaux ou pour tout autre élément d’évaluation surveillé de 15% et plus durant la session. Si l’absence concerne un élément d’évaluation de moins de 15% durant la session, l’étudiant ou l’étudiante doit soumettre une demande par écrit à son enseignante ou enseignant.

Toute demande de validation d’absence doit se faire dans les cinq (5) jours ouvrables suivant la tenue de l’évaluation, sauf dans les cas d’une absence pour participation à une activité prévue aux règlements des études où la demande doit être soumise dans les cinq (5) jours ouvrables avant le jour de départ de l’ÉTS pour se rendre à l’activité.

Toute absence non justifiée par un motif majeur (voir articles 7.2.6.1 du RÉPC et 6.5.2 du RÉCS) entraînera l’attribution de la note zéro (0).




Infractions de nature académique
Les clauses du « Règlement sur les infractions de nature académique de l’ÉTS » s’appliquent dans ce cours ainsi que dans tous les cours du département. Les étudiantes et les étudiants doivent consulter le Règlement sur les infractions de nature académique (www.etsmtl.ca/a-propos/gouvernance/secretariat-general/cadre-reglementaire/reglement-sur-les-infractions-de-nature-academique) pour identifier les actes considérés comme étant des infractions de nature académique ainsi que prendre connaissance des sanctions prévues à cet effet. À l’ÉTS, le respect de la propriété intellectuelle est une valeur essentielle et tous les membres de la communauté étudiante sont invités à consulter la page Citer, pas plagier ! (www.etsmtl.ca/Etudiants-actuels/Baccalaureat/Citer-pas-plagier).

Systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG)
L’utilisation des systèmes d’intelligence artificielle générative (SIAG) dans les activités d’évaluation constitue une infraction de nature académique au sens du Règlement sur les infractions de nature académique, sauf si elle est explicitement autorisée par l’enseignante ou l’enseignant du cours.



Documentation obligatoire
  • Notes de cours du professeur
  • Carnet d’étudiant.e.



Ouvrages de références

A non-academic perspective on the future of lithium-based batteries

https://www.nature.com/articles/s41467-023-35933-2

Rechargeable Batteries of the Future—The State of the Art from a BATTERY 2030+ Perspective

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202102904

Design and optimization of lithium-ion battery as an efficient energy storage device for electric vehicles

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X23014305

Review on lithium ion battery recycling: challenges and possibilities

https://www.tandfonline.com/doi/epdf/10.1080/12269328.2023.2228799?needAccess=true

Review on Thermal Management of Lithium-Ion Batteries for Electric Vehicles

https://pubs.acs.org/doi/epdf/10.1021/acs.energyfuels.2c04243

A review of all-solid-state electrolytes for lithium batteries

https://pubs.rsc.org/en/content/articlepdf/2023/qm/d2qm01071b

An overview of metal-air batteries, current progress, and future perspectives

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352152X22020631

Handbook of batteries

https://dl.icdst.org/pdfs/files/b334382400c223631bea924f87b0a1ba.pdf

Solid-State Batteries

https://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/bk-2022-1413.ch001

Electric Vehicle Battery Technologies

https://engweb.eng.wayne.edu/~ad0597//doc/9781461401339-c1.pdf

The U.S. Department of Energy (DOE), Energy Efficiency and Renewable Energy, Batteries

https://www.energy.gov/eere/vehicles/batteries




Adresse internet du site de cours et autres liens utiles

https://ena.etsmtl.ca/

 

 

 




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