Batteries lithium-ion : Arkema anticipe la prochaine génération d’électrodes sans solvants

Avec la création en 2025 de son nouveau laboratoire “dry process”, Arkema se dote d’un outil de pointe pour accompagner les fabricants de batteries de véhicules électriques vers une production plus efficace et moins énergivore des électrodes de demain.

L’inauguration a eu lieu le 29 septembre 2025, en présence de nombreux clients, fournisseurs et partenaires académiques. Au sein du Cerdato, son centre R&D de Serquigny (Normandie), Arkema a ouvert un nouveau laboratoire, entièrement consacré à une évolution industrielle très attendue dans le monde de la mobilité électrique : la fabrication d’électrodes de batteries par le procédé à sec, alternative d’avenir à l’actuel procédé « solvanté », avec à la clé d’importants gains énergétiques et industriels.

À Serquigny, les experts du Groupe et leurs partenaires disposent désormais d’un outil performant pour co-concevoir des grades de polymères de spécialités comme le PVDF Kynar® adaptés au dry process – le PVDF jouant un rôle clé de liant des matières actives sur les électrodes – ainsi que des équipements au service de cette transition industrielle : salles dédiées aux systèmes de mélange des poudres et aux tests d’électrodéposition, ligne pilote de calandrage… Les perspectives sont considérables : la fabrication des électrodes sans solvants pourrait représenter 10 à 15 % du marché des batteries pour véhicules électriques produites dans le monde dès 2033.

Un écosystème "R&B Batteries" actif sur trois continents

Ce nouveau laboratoire vient enrichir l’écosystème R&D déployé par Arkema pour le marché de la mobilité électrique, dont le Groupe a fait un axe majeur de sa stratégie d’innovation. L’équipe “dry process” de Serquigny travaillera étroitement avec le centre d’excellence Batteries du CRRA à Pierre-Bénite (France), pour l’intégration des électrodes au sein des cellules. Le laboratoire sera aussi en lien avec les pôles R&D Batteries de King of Prussia (États-Unis), de Changshu (Chine), de Kyoto (Japon) et de Séoul (Corée du Sud) qui font vivre la politique d’innovation du Groupe au plus près des marchés d’application, ainsi qu'avec le Groupement de Recherche de Lacq (France) qui poursuit ses travaux sur la formulation des nanotubes de carbone, utilisés pour améliorer la conductivité électrique au sein des cellules.

“LE DRY PROCESS, UN ENJEU INDUSTRIEL ET ENVIRONNEMENTAL MAJEUR.”

Trois questions À Anthony Bonnet, Directeur scientifique matériaux pour le marché de l’énergie

À quoi sert le procédé « solvanté », utilisé dans la production des électrodes pour batteries de véhicules électriques ?

Anthony Bonnet — La performance d’une électrode se joue, pour beaucoup, dans les caractéristiques de la fine couche de matière (120 μm) que l’on vient déposer sur le collecteur de courant (une feuille de cuivre à l’anode, ou d’aluminium à la cathode). Si l’on prend l’exemple d’une cathode, cette couche est composée d’une matière active NMC (nickel-manganèsecobalt) ou LFP (lithium-fer-phosphate) mélangée à une faible quantité de charges carbonées et de liant PVDF : le mélange doit être très homogène, cohésif et bien « collé » au collecteur métallique ; il doit aussi présenter une porosité optimale pour que l’électrolyte liquide (une solution de sel de lithium dans les batteries lithium-ion) puisse accéder à l’intégralité de la matière active, un peu comme dans une éponge. Ce sont ces caractéristiques très exigeantes que l’on atteint aujourd’hui grâce au procédé solvanté : on fabrique un slurry, une sorte de peinture dans laquelle la matière active (70 %) est en,suspension dans un solvant (30 %). Les collecteurs sont enduits de cette matière, puis le solvant est évaporé dans des fours, pour ne laisser que la couche solide. Ce procédé est utilisé actuellement par la quasi-totalité des fabricants de batteries.

Quels sont les avantages électrodes dry process, l’alternative sur laquelle travaillent désormais certains acteurs du monde des batteries ?

A.B. — Le procédé à sec, ou procédé sans solvants, vise à produire exactement les mêmes composants qu’aujourd’hui, au même niveau de performance, mais… sans les solvants, et donc sans avoir besoin de les évaporer. En effet, cette étape du procédé « solvanté » est réalisée dans des fours linéaires qui peuvent mesurer 80 m de long, chauffés à 80 °C pendant plusieurs heures, soit une consommation d’énergie considérable. En outre, le solvant NMP utilisé pour les cathodes est un produit toxique. À l’arrivée, les électrodes produites en dry process permettra une réduction de 40 à 50 % de l’empreinte carbone de la production des électrodes, et un gain économique de l’ordre de 10 % : son développement est donc un enjeu industriel et environnemental majeur.

Comment Arkema et son nouveau laboratoire contribuent-ils à cette évolution ?

A.B. — Le Groupe a été l’un des premiers chimistes à s’investir en R&D dans les procédés sans solvants. À Serquigny, nos équipes travaillent sur toutes les étapes du procédé : le mélange des poudres, où la dispersion du liant PVDF doit être optimale ; puis le procédé en lui-même, pour lequel nous développons principalement deux méthodes – le calandrage direct ou l’électrodéposition. Pour cette dernière approche, où le mélange de poudres est pulvérisé à la surface du collecteur et collé électrostatiquement, il faut aussi assurer le calandrage et la lamination du film… Notre mission est bien sûr de formuler les matériaux ad hoc, mais aussi de codévelopper les équipements industriels utilisés à chaque étape de mise en œuvre, en lien avec les fabricants.