Des batteries pour alimenter la prochaine génération de véhicules électriques
Les batteries Li-polymère appartiennent à une famille de batteries rechargeables présentant une haute densité énergétique et des caractéristiques de stabilité et de sécurité comparables à celles des batteries nickel-cadmium classiques. À la différence de la batterie Li-ion (lithium-ion) conventionnelle qui utilise un électrolyte liquide (milieu conducteur ou porteur de charge), la batterie Li-polymère emploie un électrolyte polymère. Il s'agit essentiellement d'un polymère solide qui se présente sous la forme d'une très fine membrane facilitant l'échange d'ions. Comme elles sont plus sûres, plus légères, plus flexibles et très minces, les batteries Li-polymère suscitent un intérêt grandissant comme alternative aux batteries Li-ion. Toutefois, des améliorations demeurent nécessaires afin d'accroître leur pénétration du marché. Des chercheurs ont lancé le projet SOMABAT pour développer les matériaux et les procédures de traitement répondant à ce défi. Leurs travaux se sont plus particulièrement focalisés sur des thématiques comme la densité d'énergie adéquate, la durée de vie et la sécurité des batteries tout en devant rester bon marché et recyclables à 50 %. Les chercheurs ont synthétisé des membranes électrolytiques de polymère solide plastifié avec une architecture poreuse basée sur un polymère de fluorure de vinylidène et d'hexafluoropropylène. L'accent a été mis sur les matériaux à base de carbone de l'anode avec des additifs en xérogel de carbone permettant d'améliorer sa stabilité. Le consortium a également obtenu une réduction significative du coût du phosphate de fer lithié (LiFePO4) utilisé pour la cathode. Ils ont également synthétisé le phosphate de manganèse lithié dont la densité énergétique est supérieure. Les membres de l'équipe ont étudié l'évolutivité de ces nouveaux matériaux synthétiques et recyclables, l'empilement des électrodes/membranes dans des pochettes de cellules, les cellules de grand format pour l'automobile et des pochettes de cellules plus petites. Un système de gestion des batteries au lithium permet de contrôler les paramètres du pack de cellules avec une précision jusqu'à une seule cellule. Ce système est par ailleurs capable de gérer et de contrôler la charge et la décharge et d'assurer ainsi une exploitation en toute sécurité. Les cellules ainsi développées et le système de gestion de batterie ont été réunis pour réaliser la batterie finale. Les partenaires du projet ont testé la recyclabilité de cette batterie et réalisé une analyse de son cycle de vie. Les partenaires ont également démontré la faisabilité d'utilisation de matériaux recyclables et synthétiques pour les composants de la batterie Li-polymère. La diffusion de ces travaux s'est faite au travers de présentations, de posters, de communiqués de presse, de conférences et d'ateliers de travail.
Mots‑clés
Lithium-polymère, véhicules électriques, densité énergétique, électrolyte polymère, recyclable
