De meilleures batteries au lithium pour stimuler les véhicules électriques
La mise au point des véhicules électriques (VE) pour le secteur des transports figure parmi les premières priorités de l'UE en faveur de la relance économique dans le cadre de l'initiative «Voiture verte». Les obstacles majeurs à surmonter sont une augmentation de la durabilité et de la sécurité, une réduction du poids, du volume et du coût des batteries. Les piles Li-ion classiques sont maintenant largement répandues; Toutefois, pour certaines, la densité énergétique reste trop basse pour les applications de transport alors que d'autres sont trop onéreuses ou ne répondent pas aux normes environnementales ou de sécurité. Le projet EUROLIION (High energy density Li-ion cells for traction), financé par l'UE, a donc développé de nouvelles batteries Li-ion qui combinent une haute densité énergétique, des faibles coûts et une meilleure sécurité. Le changement de matériaux a permis d'aboutir à des avantages. La nouvelle batterie comporte une anode (électrode négative) novatrice en silicium (Si), de nouveaux sels à faible coût ainsi qu'une cathode (électrode positive) modifiée à base de fer ou de manganèse/nickel. Ces matériaux d'électrode sont moins coûteux et permettent de stocker des densités de charge plus importantes que les électrodes conventionnelles. De plus, ils nécessitent une tension supérieure pour augmenter la densité énergétique de la batterie. Les partenaires du projet ont défini de nouvelles formules pour la synthèse des matériaux nano-Si pour l'électrode négative et différents liants et additifs. Ils ont produit des piles Li-ion avec une électrode positive comprenant du lithium, du nickel et du manganèse. Avec un nouveau sel purifié comme électrolyte, les électrodes nano-Si ont montré une rétention de capacité satisfaisante. Des sels de lithium supplémentaires ont également été synthétisés, testés et purifiés comme l'on avait constaté que certains dégradaient l'électrode positive. Les chercheurs ont produit et testé 20 piles cylindriques avec du phosphate lithium-ion commercial et des électrodes de graphite et 20 piles avec des électrodes LFP et nano-Si. Ces tests ont été réalisés pour la modélisation de la pile alors qu'une évaluation de sécurité était réalisée conformément à la procédure de test. Enfin, une simulation complète a été effectuée sur un véhicule. EUROLIION a ouvert la voie à une utilisation étendue des VE en développant des batteries rechargeables plus efficaces, moins chères et plus sûres à partir de matières premières largement disponibles. Cela pourrait constituer la base d'une industrie de la batterie européenne de classe mondiale et pourrait aider à stimuler le marché des VE dans le monde.
Mots‑clés
Batteries, véhicules électriques, lithium-ion, densités énergétiques, EUROLIION, silicone
