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Jul 23, 2023

La route vers de meilleures batteries pour véhicules électriques commence dans l’usine

Une nouvelle méthode de fabrication de batteries pour véhicules électriques pourrait réduire les coûts, améliorer les performances et éliminer les boues toxiques. Par Publié Maintenant que la transition vers les véhicules électriques est en marche à plein régime

Une nouvelle méthode de fabrication de batteries pour véhicules électriques pourrait réduire les coûts, améliorer les performances et éliminer les boues toxiques.

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Maintenant que la transition vers les véhicules électriques avance à toute vapeur, les constructeurs automobiles se démènent pour mettre la main sur suffisamment de batteries pour véhicules électriques pour répondre à la demande. Cela signifie du lithium, du lithium et encore du lithium. L’ouverture de nouvelles lignes d’approvisionnement est une stratégie clé, mais l’attention se concentre également sur les technologies de fabrication de nouvelle génération qui extraient jusqu’au dernier morceau de valeur zéro émission du métal mou et blanc argenté.

Le dernier développement en matière de technologie de batterie pour véhicules électriques provient du Laboratoire national d'Oak Ridge (ORNL), qui fait partie du vaste réseau d'installations de recherche du Département américain de l'énergie, dans le cadre d'un partenariat public-privé avec la société américaine de stockage d'énergie Navitas Systems.

L’équipe de recherche s’est penchée sur la méthode conventionnelle, basée sur une boue, pour appliquer du lithium aux électrodes des batteries de véhicules électriques. La méthode du lisier est efficace dans la mesure du possible, mais le lisier lui-même est un ragoût de solvants toxiques qui comportent un risque d'impact sur la santé et l'environnement. La méthode en suspension implique également des dépenses supplémentaires, notamment le séchage et le retour dans le processus.

Au lieu d’essayer de réduire les solvants toxiques présents dans la suspension de lithium, l’équipe de recherche de l’ORNL l’a complètement abandonnée au profit de la nouvelle méthode de traitement par voie sèche.

La nouvelle méthode consiste à créer un matériau compact à base de poudre. Ce n’est pas aussi simple qu’il y paraît, mais les bénéfices pourraient être énormes en termes d’allongement de la durée de vie des batteries des véhicules électriques et d’amélioration de leurs performances.

"Cela élimine le solvant tout en s'avérant prometteur pour fournir une batterie durable, moins alourdie par des éléments inactifs et capable de maintenir une capacité de stockage d'énergie élevée après utilisation", a rapporté Oak Ridge plus tôt cette semaine (voir plus de notre couverture d'Oak Ridge ici) .

"De telles améliorations pourraient favoriser une adoption plus large des véhicules électriques, contribuant ainsi à réduire les émissions de carbone et à atteindre les objectifs climatiques des États-Unis", a ajouté le laboratoire.

Ne retenez pas votre souffle pour les nouvelles batteries lithium-ion EV sans boue et non toxiques du futur. L’équipe ORNL en est encore à la première phase du processus de R&D. Cependant, la méthode de traitement à sec est déjà connue comme méthode de fabrication permettant d’économiser de l’espace, du temps et de l’énergie. Le laboratoire cite également des coûts de démarrage inférieurs et une efficacité améliorée dans l'élimination des déchets comme avantages.

Le chercheur principal du côté de Navitas, Bryan Steinhoff, explique que les fabricants peuvent abandonner les équipements de revêtement et de solvants encombrants s'ils passent à la méthode de traitement à sec. « Si vous pouvez utiliser un procédé sec à la place, vous pouvez réduire votre empreinte jusqu'à 40 ou 50 %, économisant ainsi des centaines de millions de dollars », explique Steinhoff, faisant référence au coût des nouvelles usines de batteries pour véhicules électriques à grande échelle.

ORNL souligne également que le traitement à sec est compatible avec d’autres équipements de fabrication d’électrodes.

Cependant, savoir ce qui fonctionne n’est pas la même chose que savoir pourquoi cela fonctionne. Comprendre le pourquoi est la prochaine étape avant que le traitement à sec puisse être appliqué aux batteries EV destinées au marché de masse.

Dans la phase actuelle de la recherche, l'équipe ORNL a analysé les électrodes traitées à sec fabriquées par Navitas et a publié ses résultats dans le Chemical Engineering Journal.

Découvrez leur travail sous le titre « Batteries lithium-ion à haut débit et hautes performances via traitement à sec ». Pour ceux d'entre vous qui sont en déplacement, la réponse courte est que le traitement à sec permet aux fabricants d'intégrer davantage de matériaux actifs dans l'électrode.

L’électrode plus épaisse est relativement facile à fabriquer et pourrait entraîner des gains en termes de performances de chargement, mais cela conduit à une réponse longue. L'épaisseur de l'électrode pourrait être un facteur limitant en terme de puissance. Dans la prochaine phase de la recherche, l’accent sera mis sur le liant polytétrafluoroéthylène pour la poudre de lithium.

"L'un des principaux objectifs de ce projet est de développer ou d'identifier un meilleur liant pour le procédé sec, car le liant actuel n'est pas très stable pour l'environnement anodique", a expliqué Oak Ridge Jianlin Li, co-responsable de l'équipe, avec Runming. Tao d'ORNL.