Batteries
Malgré les progrès réalisés aujourd’hui dans les technologies de stockage d’énergie au lithium-ion, les défis restent importants en matière de densité d’énergie, d’optimisation des coûts, d’amélioration des performances, de sécurité ou de durée de vie. C’est pourquoi il faut considérer l’ensemble du système : la cellule, le module et le pack, qui sont les principaux composants de la plupart des groupes de motopropulseurs Plug-In et HEV. Nos innovations visent ainsi à développer des solutions de pointe pour les véhicules de nouvelle génération. Elles aident à optimiser les performances et à améliorer la densité d’énergie, la durée de vie, à réduire le poids et le temps de recharge d'une batterie. Notre portefeuille de solutions, leaders sur le marché, couvre l’intérieur et l’extérieur de la cellule, de la cellule au module et l'assemblage de la batterie jusqu'à l'intégration dans le système dédié du véhicule.
Pour l’intérieur et l’extérieur des cellules de batteries, nous disposons d’une gamme de technologies leaders sur le marché des matériaux de spécialité qui permettent d’augmenter leur efficacité, leur sécurité et leur fiabilité.
A l'intérieur de la cellule
Nos solutions agissent sur ces procédés et aident à améliorer ces réactions chimiques et à augmenter les performances de la batterie en termes de densité d’énergie, de temps de charge et de durée de vie.
Solution à base d'acrylique IncellionTM pour l'anode
Les principaux défis pour l'industrie des batteries sont d'augmenter la densité énergétique tout en s'appuyant sur une technologie facile à manipuler pour permettre une adoption à grande échelle. Les solutions Incellion™ El apportent aux fabricants de batteries de nouveaux matériaux qui les aideront à mieux appréhender ces défis.Contactez nos experts
Gamme complète de polymères pour le revêtement des séparateurs
Le séparateur est un composant essentiel d'une batterie, servant de membrane électriquement isolée entre l'anode et la cathode. Pendant le processus de charge, il facilite l'échange d'ions lithium de l'anode à la cathode, et vice versa pendant la décharge.
Pour améliorer les performances globales et la sécurité de la batterie, des revêtements spécialisés peuvent être appliqués sur les deux faces du séparateur. Cependant, le processus de sélection du revêtement approprié peut s'avérer difficile en raison de multiples facteurs tels que le système de séparateur, la technologie et l'application de l'utilisateur final de la batterie.
Chez Arkema, nous offrons une gamme complète de polymères qui permettent un large choix de solutions sur mesure pour les revêtements de séparateurs. Nous continuons à enrichir notre portefeuille afin d'offrir à nos clients une plus grande liberté de choix en termes de fonction et de performance des revêtements de séparateurs. Notre équipe d'experts en revêtement de séparateur se consacre à soutenir votre projet de batterie et à trouver la meilleure solution compatible avec les performances ciblées de votre revêtement. Nous travaillons en étroite collaboration avec vous pour identifier la bonne solution pour votre application finale, en garantissant des performances et une sécurité optimales.
PVDF Kynar®
Le grade Kynar® Flex est spécialement conçu pour les applications de revêtement de séparateurs, il améliore le processus de fabrication des cellules, réduit la déformation des cellules et améliore les performances de cyclage. Le matériau PVDF Kynar® est devenu la référence pour les cellules lithium-ion en raison de sa stabilité dimensionnelle qui contribue à améliorer la sécurité des batteries. Disponibles en poudres fines ou en latex, le grade Kynar® Flex est utilisé dans les systèmes à base d'eau ou de solvant, comme liant céramique ou revêtement adhésif.
Découvrez ici tous les grades de PVDF Kynar® adaptés à vos besoins
Solution acrylique IncellionTM
Les solutions acryliques Incellion™ Sp sont conçues spécifiquement pour les séparateurs avec des propriétés mécaniques et thermiques améliorées.
Contactez nos experts
Sels d'électrolytes
Les électrolytes garantissent la circulation des ions lithium dans la batterie, ce phénomène est directement lié à son cycle de vie. Afin de garantir les performances à long terme, les électrolytes peuvent être améliorés grâce aux sels d’électrolyte Foranext®.
Le LiFSI a la conductivité ionique la plus élevée, une remarquable stabilité électrochimique (> 5V) et thermique, et peut être utilisé comme sel principal ou additif.
Le LiTDI est un additif qui contribue à augmenter considérablement la durée de vie de la batterie, grâce à plusieurs propriétés :
- stabilisation de l’interface d’électrolyte solide (SEI),
- piège à eau et HF
- passivation du collecteur de courant en aluminium.
Nous fournissons une expertise complète dans les solutions d’électrolyte pour le développement de batteries au lithium et nous sommes prêts à discuter de vos projets.
Solutions pour la cathode
PVDF Kynar®
Le liant d'électrode est primordial pour produire des batteries lithium-ion de haute performance. Les grades de Kynar® PVDF offrent une forte adhérence à la feuille d'aluminium et de la cohésion à l'électrode, une flexibilité de l'électrode, un gonflement contrôlé, une stabilité dans l'électrolyte et une stabilité électrochimique.
PLUS DE DÉTAILS SUR LES PERFORMANCES DU PVDF KYNAR® COMME LIANT D'ÉLECTRODE
Les NTC multi-parois comme additifs conducteurs
Les nanotubes de carbone multiparois Graphistrength® (MWCNT) constituent un point important du développement d’Arkema dans la technologie des nanomatériaux. C’est le conducteur de choix pour des électrodes haute performance. En effet, la conductivité électrique est essentielle dans le développement d’une densité d’énergie élevée, pour une charge et d’une décharge plus efficaces des batteries lithium-ion. Les CNT multiparois Graphistrength® — qui contiennent des matériaux d’électrodes composites — permettent d’obtenir de meilleures performances électromécaniques en fournissant un réseau électriquement conducteur et efficace dans les électrodes de batterie.
Graphistrength® MWCNT est la solution de pointe pour améliorer le cycle de vie des véhicules électriques de nouvelle génération. Graphistrength® MWCNT est polyvalent et adaptable à différents besoins comme la géométrie des cellules au lithium ainsi que dans le processus de fabrication des électrodes. Notre équipe aide à personnaliser MWCNT en fonction des différents solvants et pour diverses exigences de spécification.
Primaire à base d'acrylique sur aluminium pour cathode
Les primaires sont une couche déposée entre le matériau électroactif et le collecteur de courant pour assurer une connexion adhésive et conductrice. La solution Incellion™ Pr permet de concevoir des primaires de haute performance.
Contactez nos experts
Solution acrylique de rhéologie IncellionTM
Les suspensions stables contribuent à un meilleur dépôt des matériaux sur les différents substrats de la batterie tels que les collecteurs de courant et les séparateurs, offrant des performances plus élevées, des conditions de production sans problème et une réduction des coûts.
Les solutions Incellion™ Rh sont des additifs électrochimiquement stables conçus pour fonctionner de manière adéquate avec les liants afin de fournir des dispersions optimisées des matériaux actifs. Grâce à son expertise mondiale reconnue en matière de gestion de la rhéologie, Arkema peut aider les fabricants de batteries à concevoir des profils de suspension qui leur permettront d'améliorer leurs performances et de contrôler la qualité de leur processus de revêtement.
Contactez nos experts
Livre blanc - Refroidissement par immersion
L'immersion liquide comme solution de refroidissement est une méthode prometteuse pour favoriser l'adoption par le grand public des véhicules électriques (VE).
De la protection de la cellule à l'assemblage du module
Le module est un composant des véhicules électriques hybrides (HEV) et des véhicules électriques à batterie (BEV) qui rassemble les cellules de la batterie.
Une fois fabriquées, les cellules ont besoin d'être protégées pour garantir un fonctionnement optimal sur une longue durée de vie. Faire le choix d’un vernis UV permet non seulement de faciliter et d'optimiser le procédé de fabrication, mais aussi d'assurer une protection de la cellule sans délamination.
L'assemblage des modules joue un rôle clé dans la protection des cellules contre les chocs et les vibrations qui se produisent lorsque le véhicule est en fonctionnement.
L'architecture du module de batterie est cruciale pour la gestion thermique du système; elle peut donc intégrer des systèmes de chauffage, de refroidissement ou d'échange de chaleur.
Revêtements diélectriques réticulant aux UV
La réticulation par UV est un procédé de durcissement sans solvant, à grande vitesse et à température ambiante, qui permet un séchage instantané sous la lampe UV. C'est l'une des technologies de revêtement les plus durables et les plus économes en énergie, ce qui en fait un choix judicieux pour la protection des éléments de batterie. En effet, grâce à cette technologie, le revêtement de la cellule de batterie peut être effectué à la toute fin de sa chaîne de fabrication.
Les résines acrylates et photoamorceurs de Sartomer® répondent aux besoins de résistance au claquage diélectrique et de résistivité volumique élevées, garantissant des performances diélectriques optimales pour l'isolation électrique des cellules. Nos solutions n'entraînent pas la délamination du film que l'on observe aujourd'hui avec les rubans.
En savoir plus sur nos solutions de revêtements diélectriques
En tirant parti des synergies du Groupe avec les solutions adhésives et l'expertise de Bostik, Arkema identifie l'opportunité de développer des revêtements ayant des propriétés d'adhésion inégalées entre les cellules de batterie revêtues. Les oligomères haute performance de Sartomer® vous fourniront les meilleures propriétés mécaniques pour le système d’adhésif inter-cellulaire, ainsi qu'une forte adhésion au métal.
Adhésifs et mastics intelligents
Les adhésifs intelligents Bostik offrent un large éventail de solutions couvrant le collage, l'assemblage et l'encapsulation de cellule à cellule et cellule à module. Poche, prismatique ou cylindrique, nous couvrons l’assemblage de tous les types de cellules en modules pour assurer l’intégrité mécanique entre les cellules et assurer la sécurité et la fiabilité ainsi que la gestion thermique. Nos solutions sont conçues pour protéger les cellules et modules de batterie contre l'intrusion d'humidité, diverses fuites de fluides chimiques et l'exposition à l'environnement extérieur.
- Solutions adhésives pulvérisables faciles à traiter et sans solvant (adhésifs sensibles à la pression et à base d'eau) pour l'assemblage des cellules en sachet
- Matériaux adhésifs polyuréthane 2K sur mesure pour assemblage de modules de cellules prismatiques
- Les meilleurs adhésifs à base de MMA prédestinés pour le collage de modules cylindriques avec un équilibre optimal des propriétés clés
- Adhésifs polyamides thermofusibles pour les applications d'encapsulation, renforcés par notre position de leader dans les adhésifs thermofusibles spécialisés
- Adhésifs thermoconducteurs si, en plus, un transfert de chaleur et une gestion thermique sont nécessaires
Assemblage et étanchéité du pack batterie
Adhésifs et mastics intelligents
Les adhésifs et mastics haute performance proposés par Bostik sont des solutions légères qui permettent de réduire le poids du système de batterie qui occupe souvent un espace et un poids importants sous la structure du véhicule. Bostik est l'adhésif de choix pour l’assemblage des packs de batteries. Il est conçu pour répondre aux processus de fabrication à haute vitesse des équipementiers automobiles. Pour assembler ce pack, l’adhérence sur différents supports est l’élément clé car le pack de batteries est constitué de divers métaux ou matériaux composites. Notre gamme complète d’adhésifs combinée à notre expertise dans l’industrie automobile offrent la bonne solution à nos clients.
Nos mastics et adhésifs pour batteries contribuent augmenter la durée de vie du système de batteries en offrant une protection grâce à :
- Une extrême flexibilité
- Une excellente durabilité
- D’excellentes performances d’étanchéité ainsi que d’une étanchéité à l’air
- Une facilité d’entretien pour la réparation grâce à son amovibilité
- Une excellente adhérence même avec un traitement de surface limité
- Une application rapide et précise favorisant une fabrication automatisée à grande vitesse
Notre gamme de solutions innovantes de mastics et d’adhésifs pour batteries comprend :
- Pour l’étanchéité et les joints de la batterie : SMP (Silyl Modified Polymers), Butyl, HMPSA (adhésifs thermofusibles sensibles à la pression), caoutchouc synthétique, CIPG/UVFG
- Pour la structure d’assemblage des packs de batteries : MMA (méthacrylate de méthyle), adhésif instantané (cyanoacrylates 2K), 2K-PU (polyuréthane)
DÉCOUVREZ BOSTIK POUR LES BATTERIES
Composites thermoplastiques
Le pack d’une batterie et son boîtier sont soumis à des conditions environnementales extrêmes telles que des vibrations et des chocs qui peuvent affecter la durée de vie de la batterie. Ainsi les matériaux utilisés pour des assemblages de packs de batteries nécessitent des propriétés mécaniques et une durabilité élevées pour protéger le fonctionnement de la batterie. Dans les systèmes de stockage d’énergie des véhicules, les composants qui n’en stockent pas, occupent un espace important et ajoutent beaucoup de poids au système. Par conséquent, les composites thermoplastiques avancés sont essentiels au développement de stockages structurels légers pour les véhicules BEV et HEV de nouvelle génération.
Elium® est la première résine thermoplastique conçue pour la fabrication de pièces composites performantes. Elium® est une résine révolutionnaire qui aide à résoudre les défis auxquels l’industrie de l’automobile est confrontée :
- Légèreté : fabrication de pièces 30 à 50 % plus légères que les pièces identiques en acier
- Propriétés mécaniques : tout en étant plus légère, la résine offre le même niveau de résistance que le métal
- Recyclabilité : possibilité de recycler par dépolymérisation
Revêtement du pack
L’emplacement de la batterie d’un véhicule électrique est situé en bas, près de la roue arrière qui se trouve être dans une zone critique pour d’éventuels dommages causés par des corps extérieurs tels que les éclats de pierres. Les exigences en matière de matériaux pour les packs comprennent la résistance mécanique, la résistance à la corrosion ainsi que les propriétés d’isolation et ce afin d’assurer la longévité de la batterie.
Nos solutions hautes performances Rilsan® Fine Powders constituent des matériaux de choix pour le revêtement du boîtier métallique des batteries. Les poudres fines Rilsan® sont des thermoplastiques biosourcés fabriqués à partir de plantes de ricin. Elles conviennent aux applications dans des conditions extrêmes nécessitant une résistance et une durabilité élevées. Leurs propriétés spécifiques aux applications de revêtement permettent une excellente résistance aux dommages (tels que l’écaillage par des pierres), une excellente résistance à la corrosion, des propriétés d’isolation élevées et une faible épaisseur de revêtement (<200 µm).
Système de gestion de la batterie (BMS)
Le système de gestion de la batterie (BMS) est un système électronique fabriqué avec la batterie.
Le BMS surveille l’état de la batterie en fonction de différentes performances telles que la tension, la température, l’état de charge et la sécurité. Nous proposons des solutions de pointe pour relever les défis les plus complexes et ce afin d’améliorer le système de gestion de la batterie.
Des polymères piézoélectriques pour les capteurs, des revêtements thermoplastiques de haute performance, des polyamides thermofusibles pour l'encapsulation et les applications de moulage à basse pression, en passant par les biomatériaux avancés Oleris® renouvelables et un booster fluoré pour la gestion thermique, notre offre pour les systèmes de gestion des batteries est conçue pour permettre une distribution efficace de l'énergie et une amélioration de la durée de vie des batteries.
Système de refroidissement par immersion des batteries
Le refroidissement par immersion dans un liquide est une technologie extrêmement prometteuse pour la gestion thermique des batteries. Les cellules de la batterie sont complètement immergées dans un fluide diélectrique, permettant, en comparaison des solutions de gestion thermique actuelles, d'obtenir de meilleures performances thermiques . En outre, le refroidissement par immersion pourrait améliorer la sécurité de la batterie. Arkema fournit des matériaux avancés qui contribuent à améliorer le refroidissement par immersion.Les biomatériaux avancés Oleris® dans la synthèse de fluides diélectriques aux propriétés améliorées
L'acide n-heptanoïque Oleris®, acide gras C7 renouvelable et neutre en carbone issu de l'huile de ricin, est utilisé comme élément de base biosourcé dans la synthèse d'esters de polyol (POE) de haute performance, valorisés en tant que fluides diélectriques synthétiques. L'acide n-heptanoïque Oleris® confère aux fluides diélectriques obtenus une viscosité cinématique extrêmement faible, un point d'écoulement plus bas, une excellente stabilité à l'oxydation et ils sont facilement biodégradables.
Booster pour les fluides diélectriques
Il existe de nombreux fluides diélectriques qui peuvent être utilisés pour le refroidissement par immersion. Les options vont des huiles diélectriques aux fluides fluorés purs. Des développements récents montrent que certaines huiles diélectriques non fluorées peuvent atteindre des performances encore meilleures avec l'ajout d'un booster fluoré. Les boosters fluorés combinés à une huile diélectrique permettent de réduire la viscosité et de supprimer le point d'éclair existant de l'huile diélectrique. Le booster a une excellente miscibilité avec la plupart des huiles diélectriques et peut améliorer la performance thermique du système.Revêtement barres de distribution de batteries
Les applications BEV et HEV nécessitent un matériau à forte résistance pour garantir un fonctionnement durable du véhicule. Un élément clé du système de la batterie est le jeu de barres de distribution d’énergie qui combine un système de conducteurs électriques, qui collecte et distribue le courant aux sous-systèmes des véhicules électriques. Ce composant de distribution d’énergie se compose de conducteurs en cuivre ou en aluminium et d’un revêtement isolant pour les applications haute température.
Notre Rilsan® PA11 biosourcé est le matériau de revêtement idéal répondant aux besoins des jeux de barres. Rilsan® offre une résistance à l’abrasion exceptionnelle ainsi qu’une excellente résistance thermique et chimique.
Assemblage et moulage à basse pression des composants électroniques
Les composants électroniques tels que les capteurs et les interfaces des systèmes de connexion (critiques) nécessitent des solutions durables, étanches et inflammables grâce à des propriétés mécaniques et thermiques appropriées.
Nos polyamides thermofusibles Thermelt™ et nos adhésifs techniques Born2Bond™ tels que les cyanoacrylates UV sont parfaitement adaptés pour l’assemblage et la protection des composants critiques. Dans les applications de moulage à basse pression (LPM), nos polyamides thermofusibles moulables offrent une solution durable et écologique, avec une efficacité de production accrue et des opportunités inégalées pour la conception de matériaux. Pour les applications de revêtement conforme, nos adhésifs cyanoacrylates à faible odeur, low-blooming et à double durcissement offrent des possibilités de liaison rapide pour des pièces transparentes ainsi qu’un durcissement efficace entre des supports opaques.
Capteurs polymères piézoélectriques
Les batteries lithium-ion sont sujettes à une diminution progressive de leur capacité en raison du processus électrochimique de dissolution de la matière active ou la fissuration des particules d’électrode ou encore la dégradation de l’adhérence des électrodes. Le niveau de détérioration de la batterie (SOH) est une mesure critique pour un fonctionnement fiable et durable des batteries lithium-ion.
Nous avons développé un polymère piézoélectrique révolutionnaire pour une surveillance efficace des cellules de batterie grâce à des mesures acoustiques et ultrasonores non invasives. Les copolymères piézoélectriques P (VDF-TrFE), Piezotech® FC, sont très sensibles aux ondes acoustiques et aux ultrasons. Les données collectées grâce à leur sensibilité et leur intégration dans une batterie contribuent à améliorer la durée de vie et la gestion de celle-ci.
Grâce à notre R&D mondiale et à notre support technique, nous nous efforçons de vous fournir la bonne solution pour la protection des composants électroniques critiques :
- Polyamides thermofusibles pour les applications d’encapsulation et de moulage à basse pression (LPM) renforcé par notre position de leader sur le marché des adhésifs thermofusibles de spécialité
- Pour l’encapsulation : des polyamides thermofusibles, des adhésifs techniques et des acryliques UV
- Pour l’encapsulation de composants électroniques (capteurs, connecteurs)
- Pour l’encapsulation et la protection des interfaces de connecteurs critiques
Recyclage de la batterie lithium-ion (LiB)
Le recyclage des batteries lithium-ion (LiB) est un marché en croissance rapide car il est essentiel que ses composants - notamment les métaux comme le lithium, le nickel, le cobalt et le manganèse - puissent être réutilisés, conformément à nos engagements en matière de développement durable et de protection de l'environnement. Les procédés de recyclage actuellement exploités industriellement sont basés sur la pyrométallurgie, l'hydrométallurgie ou le traitement mécanique.
Le recyclage hydrométallurgique
Le recyclage hydrométallurgique est considéré comme la technologie la plus appropriée du point de vue environnemental et présente des avantages évidents en termes de faible consommation d'énergie, de taux de récupération de métal et de pureté des métaux. Dans le procédé d'hydrométallurgie, le peroxyde d'hydrogène (H2O2) Albone® est le réactif le plus utilisé pour la récupération des métaux de la cathode. Il agit comme agent réducteur dans le processus de lixiviation où il est combiné avec des acides, principalement l'acide sulfurique. L'utilisation de peroxyde d'hydrogène dans le processus de lixiviation permet une efficacité de lixiviation optimisée et un temps de réaction réduit. De plus, le peroxyde d'hydrogène Albone® d’Arkema a des caractéristiques environnementales uniques puisque les sous-produits de décomposition sont uniquement l'eau et l'oxygène. Arkema produit du peroxyde d'hydrogène en utilisant des technologies de pointe, garantissant une qualité constante et fiable. S'appuyant sur une chaîne d'approvisionnement efficace et des solutions logistiques optimisées, Arkema apporte également un support technique à ses clients, notamment une expertise sur la sécurité du stockage et de la manutention, leur permettant de profiter propriétés uniques du peroxyde d'hydrogène Albone® d'Arkema.
