16 sept. 2024 - 3 mins
Le centre d'expertise d'Arkema pour les matériaux de batteries
La demande mondiale de batteries augmente, principalement en raison de la nécessité de réduire le changement climatique par l'électrification de la mobilité et la transition énergétique au sens large. Dans le même temps, les batteries doivent être plus sûres, plus efficaces, plus durables et plus abordables pour faciliter cette évolution.
Agrandi en 2021, le Centre Batterie d'Arkema, à Lyon, joue un rôle clé dans cette transition et s'efforce de développer des matériaux performants pour les technologies actuelles de piles au lithium ainsi que pour les batteries de nouvelle génération, telles que les batteries semi-solides, solides et au sodium. En étroite relation avec d'autres centres de recherche, en Asie et aux Etats-Unis, le centre est équipé de technologies de pointe permettant aux fabricants de batteries d'exploiter des données fiables et réelles pour accélérer le développement de la prochaine génération de batteries.
Amélioration des performances des batteries
Le Centre d'excellence Christian Collette se concentre sur l'amélioration des performances de l'anode, de la cathode, du séparateur et de l'électrolyte. Nos experts développent constamment nos matériaux afin d'optimiser leur mise en œuvre, leur performance mécanique, leur résistance électrochimique et leur sécurité. À l'instar des giga-usines les plus avancées, le centre dispose d'un équipement de pointe qui permet à nos équipes de tester nos produits à chaque étape du processus de production des batteries, de la formulation des mélanges de matières actives à l'assemblage des cellules dans des "conditions de salle sèche", en passant par les essais.
Cathode : Kynar® PVDF, la référence de l'industrie
L'expertise en matière de technologie des cathodes de batteries est une pierre angulaire du Centre d'excellence, qui se concentre sur l'amélioration continue des matériaux pour les anodes et les cathodes afin de garantir l'uniformité et la performance de haute qualité. Le processus de fabrication des électrodes commence par le mélange des matières actives, des liants et des agents conducteurs afin de créer un mélange homogène, une étape essentielle pour obtenir une viscosité contrôlée. Le Centre d'excellence dispose d'une salle sèche ultramoderne avec des équipements de revêtements et de séchage pour faire progresser notre expertise en matière de cathodes. Il abrite également le matériau Kynar® PVDF d'Arkema qui est devenu une référence dans l'industrie pour sa haute résistance électrochimique sa grande pureté, sa stabilité mécanique et ses avantages en termes de traitement.
Vers des taux élevés de silicium avec Incellion™
Les batteries à haute teneur en silicium augmentent la densité énergétique des batteries. Les solutions acryliques Incellion™ sont développées pour permettre l'adoption de cette technologie en surmontant le défi de l'expansion du volume de silicium pendant la charge.
En savoir plus (site en anglais)
Séparateur : plus sûr et toujours plus fin
Le séparateur est un composant essentiel qui empêche les courts-circuits tout en permettant le flux d'ions entre l'anode et la cathode. L'expertise du centre se concentre sur la viscosité et l'homogénéité des formulations pour une application efficace du revêtement au niveau quasi-industriel. Les matériaux et les liants pour les couches adhésives et séparatrices, tels que le Kynar® PVDF et les solutions à base d'acrylique Incellion™, soulignent l'expertise d'Arkema dans l'application séparatrice. Notre recherche produit se concentre sur le développement de solutions pour améliorer la cohésion du séparateur avec les électrodes et pour augmenter la résistance thermique.
Electrolyte
L'électrolyte est crucial pour le transport des ions dans la cellule de la batterie. Notre R&D dans ce domaine se concentre sur l'amélioration du transport des ions grâce à notre sel LiFSI ultra-pur Foranext® et à nos additifs LiTDI. L'objectif est de développer des solutions d'électrolyte personnalisées adaptées à des chimies cellulaires spécifiques, en optimisant la conductivité ionique et la stabilité pour les batteries de la prochaine génération.
Dispositif unique de test des cellules de batterie
Arkema a développé une expertise unique dans les tests de cellules de batteries dans son centre de recherche qui peut fabriquer et tester en conditions réelles des cellules unicellulaires à pièces et à poches, jusqu'à 2 ampères/heure. Nos experts effectuent différents tests pour vérifier le cycle de vie et le comportement de charge et de vieillissement des batteries dans des conditions de fonctionnement « extrêmes » en termes de température, de demande de puissance et d'intégration mécanique. Ce dispositif d'essai unique nous permet de trouver des solutions matérielles aux problèmes de fabrication de cellules au niveau industriel, en obtenant des informations à partir d'essais en conditions réelles.
Le Centre d'excellence collabore également avec des partenaires tout au long de la chaîne de valeur des batteries afin de relever les défis industriels et d'atteindre les objectifs de durabilité.
Recyclage des batteries
La demande de batteries devant croître rapidement dans les années à venir, l'industrie doit adopter des pratiques circulaires pour réduire les déchets et l'impact sur l'environnement. Arkema encourage la collaboration dans la recherche et le développement afin de répondre aux défis matériels en matière de durabilité. Le centre collabore avec divers acteurs de l'industrie et instituts de recherche au niveau national français et européen pour partager les connaissances dans le cadre d'une approche holistique du recyclage des batteries.
Le projet Rhinocéros
Le projet Rhinocéros, auquel participe un consortium comprenant Tecnalia, Accurec, JGI Hydrometal et d'autres, vise à étudier les voies de recyclage circulaires pour les batteries NMC (nickel-manganèse-cobalt). L'objectif est de récupérer divers matériaux tels que les métaux, le graphite, les composés fluorés, les électrolytes, les polymères et les matériaux actifs.
Le projet Réutilisation
Le projet Reuse (Réutilisation), en collaboration avec Kyburz, Morrow Batteries, Imerys et d'autres instituts de recherche européens de premier plan, se concentre sur l'amélioration de la circularité et de la durabilité de l'ensemble du flux de déchets des batteries LFP. Ce projet vise à développer de nouveaux processus de recyclage pour maximiser la récupération des éléments et des composants des déchets de production et des batterie LFP. (lithium, fer, phosphate) en fin de vie.
Vers de nouvelles technologies
Arkema est à l'avant-garde du développement des technologies de batteries de nouvelle génération grâce à ses efforts de recherche et développement, qui se concentrent sur les matériaux innovants pour les électrolytes polymères en gel, les batteries sodium-ion, les sulfures à l'état solide et les conducteurs polymères.
En investissant dans les électrolytes polymères gélifiés, Arkema vise à améliorer la sécurité et la performance des batteries, en offrant un support flexible et stable pour le transport des ions. Nos travaux sur les batteries sodium-ion répondent au besoin d'alternatives plus durables et plus rentables aux systèmes lithium-ion, en tirant parti de l'abondance et du faible coût du sodium.