Le processus de batterie sèche minimise l’empreinte et la consommation d’énergie

Jun 13, 2023

Christian Kazarian | 10 juillet 2023

L’une des principales étapes du processus de fabrication des batteries est le revêtement d’un matériau actif sur la feuille métallique pour créer l’électrode. Le matériau actif est le lieu où se produisent les réactions électrochimiques, permettant à l’électrode de stocker puis de libérer de l’énergie lorsque la cellule se décharge.

L'électrode de batterie sèche (DBE) est un concept et une technologie émergents dans l'industrie des batteries qui innovent dans la fabrication d'électrodes en tant que voie « poudre à film ». Le processus réduit le temps et l'énergie nécessaires et minimise l'espace nécessaire, par rapport à la fabrication par voie humide (revêtement de la feuille d'électrode avec une suspension chimique humide).

Le processus humide traditionnel est une étape plus compliquée de la fabrication des batteries. Selon la société de solutions de détection de fluide Rheonics, la première étape de l'assemblage est le dépôt d'une suspension contenant le matériau actif, le matériau conducteur et le liant polymère dans un solvant sur un film de cuivre ou un film d'aluminium (préparation et revêtement de la suspension). Ceci est suivi du séchage, du calandrage et du dimensionnement des électrodes.

Pour offrir les performances électrochimiques souhaitées, le processus de fabrication en plusieurs étapes des électrodes de batterie doit être étroitement contrôlé. Les boues sont un système de suspension complexe contenant un pourcentage important de particules solides de différents produits chimiques, tailles et formes dans un milieu très visqueux.

Un mélange minutieux du lisier est essentiel pour son homogénéité. Les propriétés rhéologiques des boues affectent des attributs importants : la stabilité de la boue, la facilité de mélange et les performances du revêtement, qui ont un impact sur les électrodes finies. La composition et les conditions de traitement appliquées peuvent avoir un impact sur la rhéologie de la suspension obtenue.

Le procédé DBE a fait parler de lui au cours des deux dernières années en tant que solution viable au procédé humide traditionnel, complexe et long.

Les batteries lithium-ion sont utilisées pour l'électronique, les jouets, les écouteurs sans fil, les outils électriques portatifs, les petits et gros appareils électroménagers, les véhicules électriques et les systèmes de stockage d'énergie électrique.

Maxwell Technologies – qui fait désormais partie de Tesla – et d'autres sociétés, notamment LiCap Technologies, basée en Californie, et AM Batteries, basée au Massachusetts, proposent une technologie de revêtement sec.

LiCap Technologies appelle son procédé la technologie des électrodes sèches activées. En décembre 2022, LiCap s'est associé à Siemens et BW Papersystems (une division de Barry-Wehmiller) pour la production en série d'équipements de fabrication d'électrodes sèches.

Le partenariat stratégique fabriquera et commercialisera des systèmes innovants de fabrication d’électrodes sèches pour l’industrie des cellules de batterie.

AM Batteries décrit son processus comme suit :

Ce ne sont là que quelques entreprises qui se sont lancées dans le DBE.

Cette année encore, Tesla et Volkswagen ont commencé à utiliser le processus DBE.

En mars 2023,Teslaa incorporé le nouveau processus de revêtement d'électrodes sèches de fabrication de batteries qu'il applique à sa nouvelle conception de cellule 4680 de nouvelle génération.

Tesla a obtenu la technologie du procédé sec via son acquisition en 2019 de la startup californienne Maxwell Technologies, qui remplace l'étape traditionnelle et compliquée de fabrication de batteries qui consiste à enduire la feuille d'électrode avec une suspension chimique humide (la société EV a vendu Maxwell Technologies en 2021 à UCPower mais conservé sa méthodologie de processus d'électrode de batterie sèche.)

Dans la méthode traditionnelle, la feuille enduite doit subir un long processus de séchage avant l'assemblage final, et les solvants toxiques utilisés dans la pâte doivent être récupérés et éliminés.

Tesla estime également que le processus de revêtement à sec a le potentiel de réduire considérablement la taille, le coût, la consommation d'énergie et la durée du cycle de production des usines de fabrication de batteries, tout en augmentant la densité énergétique et la puissance des cellules de batterie.

Panasonic, l'un des partenaires de Tesla dans le domaine des batteries, a annoncé en mai dernier qu'il retardait la production en volume de la cellule de batterie Tesla 4680 afin d'introduire des « mesures d'amélioration des performances ». Il n’y avait aucune information sur les mesures.