Nouvelle conception d'électrodes de Fraunhofer Allemagne : jusqu'à 15 % de densité énergétique en plus pour les batteries

fr.wedoany.com Rapport : Un consortium dirigé par l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire (Fraunhofer ISE) a développé des électrodes de batterie plus épaisses, augmentant la densité énergétique au niveau de la cellule de 10 % à 15 % sans augmenter le poids de la cellule.

L'équipe de recherche a validé cette approche dans des cellules lithium-ion, sodium-ion et zinc-ion, et a produit un prototype de cellule lithium-ion en format poche.

Selon l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire, la nouvelle architecture de cellule a été conçue dès la phase de recherche et développement en tenant compte d'une future production à grande échelle. Par rapport aux systèmes d'enduction par voie humide les plus avancés actuels, la complexité technique de sa ligne de production d'électrodes est nettement moindre, ce qui réduit les coûts d'investissement ; les besoins en espace et en énergie étant également plus faibles, les coûts d'exploitation sont eux aussi réduits. L'institut estime que cette technologie ouvre la possibilité d'établir des installations de production de cellules de batterie en Allemagne, en particulier pour les petites et moyennes entreprises.

Oliver Fitz, responsable de l'équipe technologie des cellules de batterie de l'institut, explique que les chercheurs ont porté l'épaisseur du revêtement d'électrode de 100 à 200 micromètres habituellement à un maximum de 800 micromètres. L'épaississement des électrodes réduit le nombre de collecteurs de courant nécessaires à l'intérieur de la cellule, libérant ainsi davantage d'espace et de poids pour les matériaux actifs de stockage d'énergie.

Les cellules de batterie ainsi fabriquées ne contiennent pas de substances per- et polyfluoroalkylées (PFAS) et leur fabrication n'utilise pas de solvants toxiques. Les PFAS constituent une grande famille de produits chimiques de synthèse, hautement persistants dans l'environnement, souvent appelés « produits chimiques éternels ».

La conception des électrodes et des cellules a été réalisée dans le cadre de trois projets, notamment « VORAN – Innovative Sodium-Ion Battery Storage for Stationary and Mobile Applications » (VORAN – Stockage innovant d'énergie par batteries sodium-ion pour applications stationnaires et mobiles), « INFAB – Zinc-Ion Batteries for Stationary Energy Storage – Manufacturing and Assembly » (INFAB – Batteries zinc-ion pour le stockage stationnaire d'énergie – fabrication et assemblage), et « WinZIB2 – Globally Deployable, Innovative Zinc-Ion Battery System » (WinZIB2 – Système innovant de batteries zinc-ion déployable à l'échelle mondiale).

Les partenaires du projet incluent Acp systems, Helmut Hechinger, l'Institut de photovoltaïque de l'Université de Stuttgart (ipv), ainsi que l'Institut de technologie de Karlsruhe / l'Institut Helmholtz d'Ulm.

Andreas Bett, directeur de l'Institut Fraunhofer pour les systèmes d'énergie solaire, déclare que dans un système énergétique climatiquement neutre reposant sur des sources d'énergie fluctuantes telles que le solaire et l'éolien, le stockage stationnaire par batteries est un élément indispensable pour couvrir les pics de consommation du matin et du soir. L'Allemagne ferait mieux de développer des capacités de production pour répondre à la demande croissante de batteries et créer de la valeur sur son territoire.