L’Oak Ridge National Lab (ORNL) du Département de l’énergie des États-Unis examine comment le revêtement sec des électrodes affecte la structure des matériaux de la batterie et leurs propriétés électrochimiques résidentielles ou commerciales avec le partenaire industriel Navitas Systems. L’ORNL est également un partenaire de coopération de Volkswagen.
De loin, un certain nombre d’entreprises et d’organismes de recherche à travers le monde travaillent actuellement sur des procédures de revêtement à sec pour les électrodes. En tant qu’élément principal de la batterie, celles-ci sont généralement constituées d’une feuille métallique recouverte d’une fine finition. Le revêtement comprend les parties actives responsables du stockage de l’énergie. Normalement, le processus de revêtement est effectué chimiquement par voie humide avec des préparations dites en suspension : un type de pâte est produit à partir de produit actif, de noirs conducteurs et de liants avec un solvant, qui est initialement utilisé pour développer une couche humide sur la feuille de métal. Pour que le solvant s’évapore à nouveau par la suite, de grandes installations avec de longues distances de séchage sont nécessaires. Ces étapes rendraient la finition à sec inutile.
Le laboratoire national d’Oak Ridge explique que la couverture à sec en tant qu’option permet non seulement d’économiser de l’espace dans l’usine, mais également du temps, de l’énergie, de l’élimination des déchets et des dépenses de démarrage : « Auparavant, les chercheurs avaient une compréhension limitée de comment et pourquoi cela fonctionne. » L’ORNL a donc lancé une étude avec Navitas Systems, explorant une approche qui mélange des poudres sèches avec un liant, puis les compacte. Cette méthode pourrait être utilisée à la fois pour l’anode et la cathode en se concentrant sur des produits particuliers ou des méthodes de mélange, selon un communiqué d’accompagnement.
Navitas était responsable de la production des électrodes dans la tâche. Les chercheurs de l’ORNL ont ensuite déterminé leur efficacité électrochimique dans différentes conditions et sur différentes périodes de temps et ont confirmé que les batteries fabriquées à l’aide du procédé à sec ont une « capacité exceptionnelle à maintenir leur capacité même après une utilisation prolongée ». . « Il y a plus de matériaux actifs dans l’électrode. Et même après les cycles, il y a peu de fractures. » Tao en déduit que la finition sèche est associée à une densité d’énergie élevée de la batterie et à une grande stabilité en vélo.
ORNL a également confirmé que la procédure de finition sèche est parfaitement adaptée aux équipements de fabrication d’électrodes modernes existants et a moins d’impact négatif sur l’environnement. Il a encore ses points faibles : Le centre de recherche précise que la prochaine action sera de viser la stabilisation du produit utilisé pour relier les pièces anodiques à un collecteur existant en métal fin. « L’un des principaux objectifs de cette tâche est de développer ou de reconnaître un bien meilleur liant pour le procédé à sec, car le liant actuel n’est pas très stable pour l’environnement de l’anode », explique Li.
L’équipe travaille également à réduire la quantité de noir de carbone, un matériau qui maintient la conductivité de la batterie mais compromet la densité d’énergie. De plus, les « électrodes épaisses » peuvent fournir moins d’énergie car les ions doivent parcourir une distance supplémentaire. Ainsi, selon les responsables de la recherche, il s’agit d’équilibrer les avantages et les inconvénients de l’électrode plus épaisse.
Les résultats sont également fascinants en raison de la confirmation actuelle de Volkswagen qu’il souhaite industrialiser le revêtement sec des électrodes dans les batteries de véhicules électriques. ORNL est déjà un partenaire de coopération de Volkswagen aux États-Unis. Volkswagen imagine la production en série de cellules fabriquées selon cette méthode d’ici 2026/2027. Tesla travaille également sur un revêtement sec pour ses 4680 cellules.
ornl.gov
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