Caractérisations microstructurale et mécanique de mousses de nickel à cellules ouvertes pour batteries de véhicules hybrides

Microstructural and mechanical characterizations of open-cell nickel foams dedicated to batteries for hybrid vehicles

• Auteur / Autrice : Virginie Vafiadès
• Direction : Yves Bienvenu
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et génie des matériaux
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris, ENMP

Mots clés

Mots clés libres

Mousse de nickel

Dégradation de PU

Ebsd

Croissance de grains

Feuillard de nickel

Essai de traction

Essai de fluage

Modèle mécanique

Résumé

"Le procédé de fabrication des mousses de nickel consiste à déposer environ 10 microns de nickel sur une mousse de polyuréthanne. Le principal objectif de cette étude est la réduction des coûts de production. La dégradation du polymère est étudiée par analyse thermogravimétrique et conduit à la superposition de trois phénomènes. Après déconvolution des courbes ATG, un modèle de dégradation thermique est proposé. L'influence de la taille de grains sur les propriétés mécaniques de la mousse est étudiée. Les parois des brins de nickel étant fines, les résultats sont comparés avec ceux de feuillards de nickel. Lorsque la microstructure devient " bambou ", la limite d'élasticité reste constante. Un modèle mécanique est présenté en incorporant l'effet de la taille des grains. Les piles à combustible, fonctionnant à de plus hautes températures, constituent un autre marché. Des essais de fluage en traction ont été réalisés et les paramètres de fluage ont été incorporés dans deux modèles mécaniques. "

The nickel foam production at NiTECH starts with a 10 microns thick coating of nickel onto an open-cell polyurethane foam. The major aim of this study is to reduce the costs of production. For that purpose, the thermal degradation of the polyurethane foam is studied by thermogravimetric analysis and involves three superimposed phenomena. Afterwards, the three phenomena are separated and the thermal degradation is modeled. The dependence of the mechanical behavior of nickel foams upon grain size is studied. The foam walls being very thin, the result is compared with that of nickel foils. Once the microstructure becomes "bamboo", the yield strength remains constant. A mechanical model is finally presented incorporating the grain size effect. Besides, an other application of nickel foam could be found in the fuel cells operating at high temperatures. Tensile creep tests were carried out and the creep parameters were estimated experimentally and incorporated in two mechanical models.