Volkswagen affirme que le nouveau processus de batterie sèche permettra d'économiser des centaines de dollars par voiture - CleanTechnica

Nous l’avons dit à plusieurs reprises et de plusieurs manières. La technologie des batteries n’est pas une chose statique. Des centaines d'entreprises et de laboratoires à travers le monde, y compris le laboratoire national d'Oak Ridge, recherchent partout la prochaine technologie de batterie qui permettra de produire des voitures électriques moins coûteuses, avec une autonomie plus longue et une recharge plus rapide. À ce propos, Volkswagen affirme avoir mis au point un nouveau procédé de revêtement à sec qui lui permettra de réduire le prix de ses voitures électriques de plusieurs centaines de dollars.

Selon Der Spiegel (paywall), Volkswagen a l'intention de produire à grande échelle un nouveau procédé de revêtement à sec pour les batteries de voitures électriques. Le revêtement sec réduit de 30 % la consommation d’énergie nécessaire à la production des cellules de batterie, ce qui pourrait faire baisser le coût des voitures électriques de plusieurs centaines d’euros par véhicule.

Volkswagen termine la phase de test des batteries

Sebastian Wolf, membre du conseil d'administration de PowerCo, filiale de batteries de Volkswagen, a déclaré récemment que la méthode de revêtement sec par électrode s'est révélée viable lors de tests internes, ce qui a conduit PowerCo à investir davantage dans le processus et à installer une ligne pilote dans un laboratoire proche. Salzgitter, Allemagne. La première usine de batteries de PowerCo sera située à Salzgitter, dans le cadre d'un plan du groupe Volkswagen visant à rendre sa chaîne d'approvisionnement de véhicules électriques plus intégrée verticalement, en particulier en ce qui concerne la fabrication des batteries qui alimenteront ses voitures électriques à l'avenir. VW construit également un grande usine de batteries au Canada.

Selon Wolf, Volkswagen étudie le nouveau procédé de revêtement à sec avec des partenaires depuis 2020 et prévoit de l'utiliser dans la production de millions de cellules de batterie d'ici début 2027. À ce jour, l'entreprise a investi environ 40 millions d'euros dans la recherche. la technologie de revêtement à sec.

Un certain nombre d'entreprises et d'instituts de recherche dans le monde travaillent déjà sur des procédés de revêtement à sec pour les électrodes. Une batterie lithium-ion conventionnelle fabriquée aujourd’hui est généralement constituée d’une feuille métallique recouverte d’un mince revêtement contenant les composants actifs permettant le stockage d’énergie.

Le processus de revêtement est généralement réalisé avec une pâte semi-liquide produite à partir de matériaux actifs comprenant des noirs conducteurs et des liants ainsi qu'un solvant. La pâte est ensuite étalée sous forme de couche humide sur la feuille métallique – généralement du cuivre. D'énormes lignes de production avec de très longues distances de séchage sont nécessaires pour que le solvant s'évapore ensuite. Le processus de revêtement à sec rendrait toutes ces étapes superflues, ce qui réduirait considérablement l'espace nécessaire à la fabrication des batteries et l'énergie nécessaire au processus de séchage.

Parmi les acteurs très actifs dans ce domaine figure une alliance entre Siemens, LiCAP Technologies et BW Papersystems. Il y a environ six mois, le trio a formé un partenariat stratégique pour fabriquer et commercialiser de tels équipements destinés à l'industrie des cellules de batterie.

Tesla travaille également sur le revêtement sec de ses grandes cellules 4680. Plus récemment, il a été signalé que Tesla pouvait recouvrir l'anode à sec, mais qu'elle était toujours aux prises avec des problèmes de revêtement sec sur la cathode.

Volkswagen, 24M et QuantumScape

Volkswagen anticipe les futurs systèmes de production. En 2021, l'entreprise a investi dans la startup américaine de batteries 24 millions de technologies, qui va encore plus loin que le procédé de revêtement à sec avec un procédé semi-solide. Volkswagen est titulaire d'une licence depuis 2021. À l'époque, l'entreprise avait déclaré : « À l'avenir, une optimisation significative des coûts dans la production de batteries sera réalisée en réduisant l'utilisation de matériaux et en éliminant plusieurs étapes du processus de production conventionnel. À cette fin, une nouvelle filiale de Volkswagen développera et fera évoluer la technologie sur la base des droits de brevet de 24M pour les applications automobiles.

Volkswagen avait également investi dans QuantumScape, une autre société basée aux États-Unis qui promet de commercialiser des batteries à semi-conducteurs. QuantumScape et 24M Technologies visent la fin de cette décennie avant que leurs batteries ne soient prêtes pour la production commerciale. Selon Der Spiegel, le nouveau procédé de revêtement à sec pourrait également ne pas voir sa production commerciale avant la fin de cette décennie.

D’une manière ou d’une autre, les batteries qui alimenteront les véhicules électriques en 2030 sont encore aujourd’hui en laboratoire. Volkswagen pense y voir une opportunité, mais il est impossible de savoir quelles autres avancées technologiques en matière de batteries pourraient survenir en cours de route. L'avenir est tellement imprévisible !

Percée ORNL à semi-conducteurs

Plus tôt dans cet article, nous avons fait référence à de nouvelles recherches de Laboratoires nationaux d'Oak Ridge qui concerne les batteries à semi-conducteurs. Dans un article de recherche publié récemment dans la revue ACS Energy Letters, des chercheurs dirigés par Marm Dixit de l'ORNL et ses collègues ont découvert que le pressage isostatique peut créer de fines couches d'électrolyte solide et uniforme, maintenant un niveau élevé de contact entre les couches pour un mouvement fluide des ions. La méthode fonctionne avec diverses compositions de batteries à différentes températures et pressions.

Ce processus utilise des fluides et des gaz comme l'eau, l'huile et l'argon à l'intérieur d'une machine pour appliquer une pression constante sur un composant de la batterie, créant ainsi un matériau très uniforme. Avec l'aide d'un partenaire industriel qui produit cet équipement de pressage, les chercheurs de l'ORNL ont découvert que le pressage isostatique pourrait rendre la production de batteries plus facile et plus rapide tout en créant de meilleures conditions pour le flux d'énergie.

Parmi les résultats prometteurs, le pressage isostatique s'est révélé extrêmement efficace à basse température et avec des matériaux électrolytiques mous, plus faciles à traiter et possédant des structures cristallines favorables au mouvement des ions. Auparavant, le pressage isostatique des batteries était effectué principalement à des températures très élevées ou à température ambiante, mais pas entre les deux.

"Tous ces matériaux présentent des avantages uniques que les chercheurs aimeraient exploiter", a déclaré Dixit. "C'est pourquoi il est important que vous puissiez effectuer un pressage isostatique à des températures allant de la température ambiante à plusieurs milliers de degrés Fahrenheit : cela signifie que vous pouvez utiliser n'importe quoi, des polymères aux oxydes, en passant par toute la gamme de matériaux."

Cette polyvalence est la clé d'un processus de fabrication cohérent pour la grande variété de conceptions et de matériaux de batteries à semi-conducteurs en cours de développement, a déclaré Dixit. Le pressage isostatique serait également relativement facile à développer commercialement – ​​une découverte qui a retenu l’attention alors que les entreprises se précipitent pour fournir des batteries à semi-conducteurs aux constructeurs automobiles. Plusieurs grands constructeurs automobiles ont annoncé leur intention de vendre d’ici quelques années des véhicules électriques fonctionnant avec des batteries à semi-conducteurs.

Ilias Belharouak, chercheur à l'ORNL et chef de la section électrification, a déclaré que la technologie des batteries à semi-conducteurs doit être perfectionnée pour une fabrication à grande échelle. « Ne vous y trompez pas, toutes les batteries à semi-conducteurs partent en voyage sur le long terme », a-t-il déclaré. "Mais la technologie de pressage isostatique, si elle était évolutive, permettrait d'assembler les couches de la batterie sans pressions externes peu pratiques."

Le pressage isostatique est utilisé depuis des décennies dans le collage et l’assemblage de matériaux par fusion. Récemment, il s’agit d’un outil permettant d’éliminer les vides et les anomalies dans les pièces imprimées en 3D. Cependant, ses tests pour les applications sur batteries ont été limités. Les chercheurs de l'ORNL ont indiqué que le pressage isostatique pourrait également permettre de fabriquer les trois couches de batterie comme un système unique et dense plutôt que de les créer séparément avant de les assembler.

Dans le ACS Energy Letters Dans son article, l’équipe de Dixit a souligné l’importance de rechercher une batterie à semi-conducteurs pouvant être mise à l’échelle pour la fabrication. "Relever efficacement ce défi permettrait de faire progresser la technologie actuelle des batteries dans les prochaines décennies en permettant aux batteries à semi-conducteurs à forte densité énergétique de répondre aux demandes croissantes de l'électronique portable, du stockage sur réseau, des véhicules électriques et des applications aéronautiques", ont-ils écrit. Dixit a déclaré : « C’est le même matériau. Vous changez simplement la façon dont vous le faites tout en améliorant les performances de la batterie sur plusieurs fronts.

Ainsi, la révolution des véhicules électriques continue d’avancer régulièrement.

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• La source: https://cleantechnica.com/2023/06/12/volkswagen-claims-new-dry-battery-process-will-save-hundreds-of-dollars-per-car/