02 Avril 2020  |  Matériaux

Une nouvelle génération de batteries lithium-ion

Le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa) coordonne, depuis le début de cette année, un nouveau projet européen de recherche appelé SeNSE. Son objectif est de mettre au point de nouvelles batteries destinées notamment au secteur automobile. Au cours des quatre prochaines années, cinq instituts de recherche et six entreprises industrielles de sept pays chercheront de concert des solutions pour la nouvelle génération de batteries lithium-ion.  L'Union européenne soutient le programme à hauteur de 10 millions d'euros.

 
Le projet européen SeNSE réunit onze partenaires – cinq instituts de recherche et six entreprises industrielles – impliqués dans la mise au point de batteries lithium-ion de nouvelle génération, dite « génération 3b ».  Le Laboratoire fédéral d'essai des matériaux et de recherche (Empa), chargé de la direction et de l’harmonisation des travaux, observe que la demande de batteries de propulsion pour les voitures électriques va augmenter très fortement au cours des prochaines années. Or, actuellement, plus de 90 % de ce type de batteries sont produites en Asie. C’est pourquoi il est important, pour les protagonistes du projet, que l’industrie du Vieux continent reprenne la main.
 
Le projet de recherche SeNSE est dirigé à l’Empa par les chercheurs Ruben-Simon Kühnel, Stephan Fahlbusch et Corsin Battaglia (de gauche à droite). Ce dernier dirige le laboratoire « Materials for Energy Conversion ». (© Empa)
 
 
Un rendement amélioré
L’Empa précise que, par rapport aux batteries de traction actuelles, celles de la nouvelle génération devront être améliorées, autant dans la chimie des différents matériaux qui les compose, que dans leur système BMS (Battery Management System). Au lieu d'anodes en graphite pur, il est notamment prévu d'utiliser un matériau composite en silicium et graphite. La proportion de cobalt – élément critique dans la cathode – devra aussi être réduite.
Pour permettre d’effectuer un plus grand nombre de cycles de charge-décharge, puis ralentir le vieillissement des batteries, il est envisagé d’introduire dans l'électrolyte de nouveaux additifs, en cours d’expérimentation. Des capteurs ultraprécis vont devoir aussi être mis au point, qui assureront une plus longue durée de vie et une meilleure capacité de charge, en fournissant des données plus rigoureuses transmises de la batterie au système BMS. Ces données devraient notamment permettre une gestion plus fine de la température. Le projet SeNSE prévoit également l'utilisation des batteries usagées des véhicules comme unités de stockage stationnaires, avant leur recyclage.
 
Le projet SeNSE prévoit la construction en Europe de deux usines pour produire des batteries lithium-ion de nouvelle génération, sur le modèle de celles construites dans le Nevada par Tesla. (© Tesla)

 
Deux projets d’usines européennes
La société suédoise Northvolt est appelée à jouer un rôle déterminant dans le projet de recherche, précise l’Empa dans son communiqué. Cette entreprise a été co-fondée en 2016 par deux anciens employés du constructeur Tesla, qui ont participé à la construction, dans l’État du Nevada, du prototype de grande usine (gigafactory) de l’entreprise fondée par Elon Musk. Northvolt prévoit de construire en Suède, en un lieu non encore défini, une première méga-usine de ce type. Selon les prévisions, elle aura une capacité de production de 32 GWh/an. Une autre usine, dont la production annuelle pourrait être de 16 GWh, sera ultérieurement construite à Salzgitter, en Allemagne, en partenariat avec Volkswagen.
L’Empa révèle par ailleurs que l’une de ses équipes, conduite par le chercheur Corsin Battaglia, poursuit le développement d’un nouveau type de batteries solides au lithium métallique. Contrairement aux batteries lithium-ion actuelles, ou à celles de la troisième génération, ces batteries à l'état solide ne contiendront plus aucun composant liquide inflammable. Elles seront donc plus sûres et plus tolérantes à la chaleur. Une fois mises au point, ces batteries dite de « génération 4b » devraient fournir une puissance plus élevée. Avec une taille et un poids deux fois inférieurs à ceux des modèles actuels, elles pourraient être commercialisées dans une dizaine d'années.
 
À propos de SeNSE
Le projet européen SeNSE réunit onze partenaires – cinq instituts de recherche et six entreprises industrielles – impliqués dans la mise au point de batteries lithium-ion de nouvelle génération, dite « génération 3b ». Outre l’Empa, qui coordonne le projet, ces partenaires sont la Westfälische Wilhelms-Universität de Münster (Allemagne), le Forschungszentrum Jülich (Allemagne), l'Université de Coventry (Royaume-Uni), l'Austrian Institute of Technology (Autriche), les entreprises Solvionic (France), FPT Motorenforschung (Suisse), Lithops (Italie), Northvolt (Suède), Enwires (France) et Huntsman Advanced Materials (Suisse). L'Union européenne soutient le programme à hauteur de 10 millions d'euros.
 
 
Corsin Battaglia
Empa, Materials for Energy Conversion
info@sense-battery.eu
Tél. 058 765 41 31


25 Septembre 2015  |  Matériaux

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11 Décembre 2016  |  Matériaux

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Un système innovant de fermeture à pression, appelé «Dual Lock», est utilisé pour l’assemblage du plus grand bassin mobile d’Europe en feuille de PVC. Grâce à ce procédé spécifique, la bâche constituant le bassin est réalisée en plusieurs parties, qui sont faciles à monter et démonter sur place, l’étanchéité de l’ensemble étant assurée.
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