Réduire les coûts des batteries des véhicules électriques
La transition vers les véhicules électriques (VE) a fait exploser la demande de cellules de batteries, et l’Europe se prépare à devenir un acteur incontournable dans la fabrication de ces composants cruciaux. Avec des sociétés qui investissent des milliards d’euros dans de nouvelles usines et de nouveaux sites de production, l’Europe est sur le point de dominer le marché mondial des batteries pour VE. Le projet DEFACTO, financé par l’UE, entend révolutionner l’industrie de la fabrication de cellules de batteries pour VE en Europe. Inspiré par les projections d’augmentation massive de l’utilisation des véhicules électriques et par les possibilités de réduction drastique des coûts et d’augmentation de leurs fonctionnalités, DEFACTO s’est efforcé de faciliter au maximum le processus. Plus précisément, le projet a abordé les défis de la réduction du coût des blocs de batteries, qui représentent actuellement 35 % du coût des VE, en améliorant la densité énergétique et en optimisant le processus de fabrication. «Les composants de base des batteries, les cellules électrochimiques, représentent un marché important pour l’industrie européenne, estimé à 250 milliards EUR en 2025», explique Elixabete Ayerbe, coordinatrice du projet DEFACTO. «Un bloc de batterie est composé de plusieurs modules, chacun d’entre eux contenant entre six et 12 cellules. Les cellules sont un élément coûteux qui représente près de 70 % de la composition des blocs de batteries.»
Des modèles multi-échelles pour optimiser la conception des cellules
Pour accélérer la chaîne de fabrication des cellules de batteries, DEFACTO a développé des modèles multiphysiques et multi-échelles afin de mieux appréhender le comportement des matériaux, des cellules et du processus de fabrication. L’objectif était d’accélérer le développement des cellules et le processus de recherche et d’innovation et d’optimiser la conception et la fonctionnalité des cellules. «Actuellement, les sociétés engagent des frais de laboratoire et de personnel considérables pour améliorer la conception des cellules et le processus de fabrication des batteries», explique Elixabete Ayerbe. «En ce sens, DEFACTO a mis en œuvre une méthode pluridisciplinaire qui combine le travail en laboratoire, le prototypage et les modèles multiphysiques à plusieurs échelles pour dynamiser et accélérer la chaîne de processus de fabrication des cellules de batterie.» Le projet a également contribué à la normalisation des procédures de mesure, à la création de nouveaux débouchés et à l’amélioration de la compétitivité de l’industrie. Les simulations informatiques validées permettront de concevoir de nouvelles cellules optimisées, de perfectionner les étapes de fabrication du traitement des électrodes et du remplissage de l’électrolyte, et de mettre au point des matériaux 3b de nouvelle génération.
Nouvelle cellule Li-ion de grande capacité pour la batterie de génération 3b
DEFACTO a utilisé deux technologies de cellules pour le marché automobile. La première est une cellule commerciale NMC622/G issue du portefeuille de produits de l’un des partenaires du projet. La seconde est un prototype de dernière génération (NMC-811/G-Si). Les deux chimies de cellules correspondent à l’intérêt principal du marché. En termes de prévisions de marché, une adoption à grande échelle des cathodes NMC-811 sur le marché des VE est attendue après 2025. «L’approche DEFACTO a permis de développer une nouvelle batterie de génération 3b à cellules Li-ion de haute capacité et de haute tension», précise Elixabete Ayerbe. «Cela a permis de mieux comprendre les mécanismes à plusieurs échelles et leurs interactions, de réduire les ressources de R&D pour le développement des cellules et, par conséquent, de débloquer une industrie de fabrication de cellules axée sur l’innovation en Europe.» En contribuant au développement de la nouvelle génération de batteries à cellules Li-ion de haute capacité et de haute tension, qui constituent la principale source d’énergie pour les batteries des VE, le projet a permis d’accélérer le développement des cellules et le processus de R&I. DEFACTO travaille à l’optimisation de la conception et de la fonctionnalité des cellules. «Le développement du flux de travail DEFACTO, un cadre qui imite les principales étapes de fabrication des cellules, telles que le traitement des électrodes et le remplissage de l’électrolyte, et qui prédit ensuite les performances et le vieillissement des cellules, va donner un coup d’accélérateur au développement des batteries Li-ion de nouvelle génération», ajoute Elixabete Ayerbe.
Mots‑clés
DEFACTO, cellule de batterie, Li-ion, véhicule électrique, VE, électrode, cathode, transport
