Notre expert en batteries fait le point sur les défis de l'industrie des véhicules électriques
Woldemar D'AMBRIERES, Global Market Manager Batteries chez Arkema, fait le point avec EV Design & Manufacturing sur les apports de la recherche d'Arkema dans les nouveaux matériaux et les nouvelles technologies pour soutenir le développement des batteries de nouvelle génération.
Arkema travaille depuis longtemps au développement et à l'amélioration des matériaux de spécialité pour les batteries des véhicules électriques (VE)."
Anticiper l'avenir : les défis et innovations dans l'industrie des batteries pour véhicules électriques
Quels sont les défis auxquels l'industrie des batteries pour véhicules électriques est actuellement confrontée ?
Les principaux défis sont liés à l'autonomie, à la vitesse de chargement, à la sécurité et à la durabilité. Malgré les progrès significatifs réalisés au cours des dernières années, les utilisateurs recherchent une plus grande autonomie et une recharge plus rapide des véhicules électriques. L'emballement thermique et la surchauffe restent des considérations de sécurité et l'accès aux matières premières et leur disponibilité posent des problèmes de durabilité. L'industrie des batteries pour véhicules électriques ne cesse de progresser dans tous ces domaines, rendant la technologie plus compétitive et plus viable chaque jour, alors que les taux des ventes de voitures électrique neuves pourraient atteindre 50 % d'ici 2030 et jusqu'à 75 % d'ici 2040.
Comment Arkema s'efforce-t-il de relever ces défis ?
L'INNOVATION CONTINUE. Alors que les nouvelles technologies de batteries pourraient atteindre jusqu'à 50 % de leur capacité d'ici 2040, Arkema déploie d'importants efforts de R&D pour soutenir ses clients et partenaires dans le développement de batteries sodium-ion, lithium-soufre, solides et semi-solides.
L'AMÉLIORATION DE L’AUTONOMIE. Pour améliorer l'autonomie des batteries des véhicules électriques, Arkema travaille directement avec les fabricants de cellules et des partenaires comme Proionic pour augmenter la densité énergétique - en proposant des liants de nouvelle génération, tels que des solutions à haute teneur en silicium, et en faisant progresser de nouvelles technologies telles que les batteries semi-solides et à l'état solide.
LA VITESSE DE CHARGE. Pour répondre à cet enjeu, Arkema développe des additifs de spécialité pour l'électrolyte et des solutions de nanotubes de carbone qui améliorent l'électro conductivité.
LA SÉCURITÉ. En avril 2024, Arkema a annoncé un accord pour acquérir une participation majoritaire de près de 78 % dans Proionic, une startup leader dans la production et le développement de liquides ioniques ininflammables. Les liquides ioniques sont un composant clé des batteries lithium-ion de nouvelle génération. Ces nouveaux liquides développés par Proionic peuvent améliorer de manière significative la sécurité lors de la fabrication et du fonctionnement des batteries.
LA LONGEVITE DES BATTERIES. Le développement durable est le moteur principal de toutes les activités d'Arkema. Sur le marché des batteries de véhicules électriques, Arkema, à travers la marque Bostik, travaille sur de nouvelles solutions adhésives permettant une meilleure recyclabilité et une réparabilité modulaire (en d'autres termes, la possibilité de remplacer des parties de la batterie sans avoir à remplacer l'ensemble).
Par ailleurs, Arkema développe des solutions plus durables, comme les polyamides biosourcés, pour remplacer les matériaux plus traditionnels dans cette industrie, ainsi que des applications sans solvant, à durcissement UV/LED et à faible consommation d'énergie pour le revêtement isolant des cellules.
Les avantages et les innovations de la fabrication de batteries séches
Quels sont les avantages de la fabrication de ces batteries ?
La fabrication à sec présente des avantages environnementaux et économiques par rapport aux procédés humides. En particulier, elle élimine le besoin de séchage, qui peut nécessiter beaucoup d'espace et d'énergie. En supprimant la nécessité d'un four de séchage, les entreprises peuvent réduire considérablement leurs dépenses d'investissement (espace, énergie) et leur empreinte carbone (consommation d'énergie).
Quelles sont les avancées d'Arkema en matière de R&D pour la fabrication de produits secs ?
Arkema investit des ressources R&D dédiées dans l'UE et aux États-Unis pour tester de nouveaux matériaux dans la fabrication par voie sèche à l'échelle du laboratoire. En outre, Arkema a mis au point une gamme de liants spécifiquement destinés à la fabrication par voie sèche, ce qui permet aux clients de réduire leurs coûts et d'améliorer le développement durable grâce à une meilleure efficacité énergétique.
Pionnier du futur : Les derniers développements en matière de matériaux pour batteries de véhicules électriques par Arkema
Quels sont les derniers développements en matière de matériaux pour les batteries de véhicules électriques ?
Arkema explore activement les nouvelles technologies et les nouveaux matériaux qui soutiennent le développement des batteries de nouvelle génération.
Grâce à l'acquisition de Proionic, Arkema développe de nouveaux matériaux, en particulier des liquides ioniques, qui sont essentiels pour faire progresser les technologies de nouvelle génération telles que les batteries à l'état semi-solide.
En mai 2023, Arkema a acquis Polytec PT, un développeur allemand d'interfaces thermiques pour batteries et d'adhésifs techniques. Grâce à cette acquisition, Arkema explore et développe une large gamme de solutions adhésives qui renforcent la marque Bostik. Il s'agit notamment de solutions innovantes pour la gestion thermique et la recyclabilité.
En avril 2023, Arkema a lancé une nouvelle gamme de solutions acryliques aqueuses durables Incellion® pour les anodes à haute capacité, les apprêts de cathode et les séparateurs à revêtement céramique à l'intérieur de la cellule de la batterie. Les produits de cette nouvelle gamme comprennent des liants avancés, des dispersants et des modificateurs de rhéologie.
En décembre 2023, Arkema a finalisé l'acquisition d'une participation de 54% dans PI Advanced Materials (PIAM) en Corée du Sud. Grâce à cette acquisition, Arkema soutient le développement de matériaux de pointe offrant une résistance à la température, une stabilité dimensionnelle, une flexibilité et une isolation électrique exceptionnellement élevées. Il s'agit notamment de films de polyimides pour les circuits imprimés flexibles et de feuilles de graphite utilisées dans les batteries des véhicules électriques et d'autres produits électroniques.
Batteries durables pour véhicules électriques : Les matériaux innovants d'Arkema
Comment rendre les batteries des véhicules électriques plus durables ?
Le développement durable est au cœur de tous les aspects de la R&D d'Arkema. Dans le domaine des batteries, Arkema se concentre sur cinq domaines clés :
- Proposer des solutions à base d'eau pour remplacer les solutions à base de solvants.
- Des matières premières alternatives et à plus faible teneur en carbone, par l'introduction d'alternatives aqueuses et biosourcées aux matériaux traditionnels.
- Réduire l'intensité énergétique en soutenant la fabrication par voie sèche.
- Améliorer la gestion de la fin de vie grâce à des matériaux qui peuvent être plus facilement recyclés ou remplacés sans qu'il soit nécessaire de mettre à la casse l'ensemble de la batterie.
- Prolonger la durée de vie du produit en introduisant des matériaux qui améliorent les performances de la batterie, notamment le contrôle thermique, le temps de charge et l'autonomie.
Quels sont les matériaux proposés par Arkema pour les batteries ?
Arkema produit des matériaux pour les batteries de véhicules électriques depuis les années 1990. La gamme actuelle de produits de l'entreprise comprend des solutions de polymères pour le revêtement des séparateurs, des sels d'électrolyte, des liants de cathode, des modificateurs rhéologiques acryliques, des résines et des photo-initiateurs pour les revêtements diélectriques durcissables aux UV, des adhésifs et des mastics intelligents, des composites thermoplastiques, des revêtements de boîtiers d'encapsulation, des systèmes de gestion de batterie, des systèmes de refroidissement par immersion, des revêtements de barres omnibus, l'encapsulation et le moulage de composants électroniques, des polymères piézoélectriques, et bien plus encore.
En quoi ces matériaux diffèrent-ils des matériaux couramment utilisés pour les batteries des véhicules électriques ?
Arkema adopte une approche avant-gardiste des solutions de batteries pour véhicules électriques. En tant que société de matériaux de spécialité, nous avons choisi de nous concentrer sur les besoins spécifiques de nos clients plutôt que d'être un fabricant de produits de base à grand volume. C'est aussi la combinaison unique de tous les portefeuilles de solutions d'Arkema qui permet d'innover et d'être un partenaire solide pour les leaders du marché des véhicules électriques dans le monde entier. Cette orientation nous permet d'identifier à la fois de nouveaux produits et des acquisitions technologiques potentielles dans le monde entier qui feront progresser la science de la conception des batteries pour véhicules électriques et positionneront Arkema en tant que leader de l'industrie.
Y a-t-il autre chose que vous aimeriez que nous sachions ?
Arkema est l'un des plus anciens producteurs de matériaux de spécialité sur le marché. L'entreprise fournit l'industrie depuis presque aussi longtemps qu'elle existe. Nous avons des activités de R&D et de production dans toutes les grandes zones géographiques où les batteries pour véhicules électriques sont produites, notamment en Amérique, en Europe et en Asie, ce qui nous permet d'aider nos clients localement en leur fournissant des produits et un soutien au développement, tout en répondant aux besoins globaux de ces applications.