Projet européen de batteries lithium-métal solide offrant 1070Wh/l
Des chercheurs européens ont mis au point un nouveau procédé de fabrication de batteries au lithium métal à l’état solide.
La batterie à l’état solide utilise un électrolyte transformé « de liquide à solide », développé conjointement par imec, Empa et Solvionic. Cela donne une densité énergétique de 1070 Wh/L, bien supérieure aux 800 Wh/L des batteries lithium-ion actuelles.
Ce procédé de fabrication est à la fois rentable et adaptable aux lignes de production de batteries lithium-ion existantes et ouvre la voie à des batteries lithium-métal à l’état solide commercialement viables pour les véhicules électriques.
Le consortium SOLiDIFY d’Horizon 2020 compte 14 partenaires européens et a développé le prototype de cellule à poche à l’état solide dans un laboratoire de batteries à EnergyVille, en Belgique.
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La densité énergétique plus élevée de la cellule provient d’une anode mince en lithium-métal et d’un séparateur d’électrolyte solide suffisamment mince avec une cathode épaisse traditionnelle en nickel, manganèse et cobalt et une anode mince en lithium-métal. Contrairement à d’autres procédés, il se produit à température et pression ambiantes et peut être utilisé dans les lignes de production actuelles de batteries lithium-ion avec un coût prévu de moins de 150 euros par kWh.
L’équipe a évalué et optimisé une série de matériaux et de revêtements proposés par les partenaires du projet. Pour l’électrolyte du prototype, elle a utilisé un nanocomposite solide à base de liquide ionique polymérisé qui permet une solidification « de liquide à solide » pour laquelle l’Empa (Suisse) a déposé une demande de brevet.
Ilika ships prototype solid state silicon battery cell to car maker
Cette approche a permis de créer un séparateur fin de 20 μm, d’utiliser une cathode épaisse de 100 μm et d’obtenir une pile de cellules de batterie compacte. En outre, le consortium a surmonté les difficultés liées à la résistance mécanique et à l’imprégnation de la cathode pour porter la vitesse de charge de la cellule à 3 heures et sa durée de vie à 100 cycles.
Par rapport à d’autres électrolytes à l’état solide, la cellule thermiquement stable présente une inflammabilité réduite, ce qui améliore la sécurité. L’application de revêtements protecteurs d’une épaisseur nanométrique a permis d’utiliser des cathodes NMC sans cobalt, réduisant ainsi l’impact sur l’environnement tout en offrant une capacité plus élevée.
Les prochaines étapes consisteront à développer la technologie cellulaire.
www.solidify-h2020.eu ; www.imec-int.com ; www.empa.ch ; www.solvionics.com
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