L’innovation dans la conception des batteries au lithium soutient la croissance de l’industrie des véhicules électriques
Si l’UE veut réaliser son objectif de réduire de 30 % les émissions de gaz à effet de serre de 2021 en moins de dix ans, les voitures électriques devront être beaucoup plus nombreuses sur les routes dans un avenir proche. Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont au cœur de la technologie des VE, dont les fabricants asiatiques dominent actuellement le marché. Le projet SAFELiMOVE, financé par l’UE, a mis au point une batterie Li-ion qui améliorera les performances des VE et ouvrira la voie à un accroissement de la production européenne de ces batteries. Maria Martínez, coordinatrice du projet, explique: «SAFELiMOVE a apporté des innovations dans cinq domaines technologiques principaux: développement de matériaux cathodiques à base d’oxydes en couches riches en nickel; matériaux anodiques à base de métaux Li à haute capacité spécifique; électrolyte hybride céramique-polymère innovant; déploiement de techniques d’optimisation et étude de différentes interfaces pour un transport efficace du Li; et création de savoir-faire pour le développement d’une production à grande échelle de batteries à l’état solide.»
Les batteries, avant et après
Les batteries Li-ion rechargeables dominent le marché des véhicules électriques. Ces batteries sont composées d’un matériau graphité pour l’anode, d’un oxyde de métal de transition de lithium pour la cathode et d’un liquide à base de carbone pour l’électrolyte. Ces batteries ont une forte densité énergétique, mais elles posent également des problèmes. D’une part, l’approvisionnement en matières premières essentielles est appelé à devenir de plus en plus difficile à mesure que se développe le marché des VE. Les déficiences associées à l’électrolyte liquide posent également problème. Le matériau est inflammable et l’exposition à une chaleur excessive constitue un danger. Les principaux objectifs de SAFELiMOVE consistaient à remédier aux inconvénients des batteries Li-ion. L’équipe du projet a conçu une batterie exempte de graphite, utilisant une quantité réduite de cobalt dans les électrodes et dotée d’un électrolyte hybride à l’état solide céramique-polymère qui peut garantir un fonctionnement plus sûr de la batterie par rapport aux électrolytes organiques liquides.
De très nombreuses améliorations
La conception innovante de la batterie produite par le projet engendre plusieurs retombées positives. Outre l’amélioration de la sécurité inhérente à l’utilisation d’un électrolyte à l’état solide, les changements introduits par cette technologie lithium-métal à haute densité énergétique tendent à augmenter l’autonomie d’un véhicule de 300 km en une seule charge. La future feuille de route de la technologie SAFELiMOVE à l’horizon 2030 prévoit la diminution du temps nécessaire à la recharge de la batterie et la réduction du coût global de celle-ci. L’équipe a réalisé de nombreuses percées technologiques dans le domaine de la conception des batteries. Selon Maria Martínez, «ces initiatives ont permis d’atteindre la première génération de prototypes à l’état solide de 1 Ah avec une densité d’énergie gravimétrique moyenne de 250 Wh/kg et une densité d’énergie volumétrique moyenne de 500 Wh/L». Avant la fin du projet, les développeurs ambitionnent de fabriquer un prototype d’une capacité de 10 Ah et de l’intégrer dans un module de batterie de 24 volts. Outre les améliorations apportées au profit des propriétaires de VE sous la forme de meilleures performances et d’une plus grande sécurité, SAFELiMOVE a apporté la recherche et le développement autour des matériaux et de la conception des batteries permettant de faire progresser les industries de l’Union européenne. Le consortium du projet réunissait des chercheurs, des producteurs de matériaux, des fabricants de batteries et des constructeurs automobiles. Les hautes ambitions en matière de développement durable ont conduit à des innovations technologiques dans toute l’Europe. SAFELiMOVE est un excellent exemple de la manière dont ces développements peuvent bénéficier simultanément au consommateur, au fabricant et à l’environnement.
Mots‑clés
SAFELiMOVE, batteries lithium-métal à l’état solide, conception de batteries, VE, batteries Li-ion, véhicule électrique, électrolyte céramique-polymère
