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14 décembre 2021
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Historiquement les véhicules électriques étaient équipés de batteries au plomb. Dans les années 1990, ce sont les batteries au Nickel –Cadmium (NiCd) qui dominaient le marché, elles ont tendance à être remplacées de par la toxicité du cadmium et ont laissé place au Nickel hydrure métallique (NiMH) dans les années 2000. Aujourd’hui les batteries Lithium-ion (Li-ion) sont la technologie de référence pour le monde du transport électrique, mais également pour l’électronique grand public.
Le domaine de la batterie électrique est complexe, mais c’est aussi l’enjeu majeur de la mobilité de demain.
Focus sur la batterie Lithium-ion : Verkor explique tout ce qu’il faut savoir sur ces batteries de références.
Qu’est-ce qu’une batterie Lithium-ion ?
Pourquoi Lithium-ion ? Le lithium est un métal composé d’électrons et de protons, ce métal a la particularité de céder facilement un électron qui devient donc un ion, d’où le terme Lithium-Ion.
Comment ça fonctionne ?
Une cellule est constituée de quatre blocs : une cathode, une anode, un séparateur et un électrolyte.
En décharge, les ions lithium vont migrer : les électrons de l’anode (structure négative) vont rejoindre les électrons de la cathode (structure du matériau positif) et inversement lors de la charge de la batterie. C’est cette migration d’électrons qui va créer un courant électrique.
Il est donc nécessaire d’avoir un moyen de transférer les cations lithium de la négative à la positive : c’est le rôle de l’électrolyte, qui empreigne le séparateur et les électrodes.
Qu’est-ce qu’un pack Batterie Lithium-ion ?
Une batterie Lithium-ion est un assemblage de plusieurs cellules intégrées en module et ce module est lui-même intégré en pack. C’est ce pack couplé à un BMS “Battery Management System”qui est inséré dans la batterie.
Quels formats de cellules pour quelles utilisations ?
Il existe 3 formats de cellules lithium-ion : Pouch, Cylindrique, Prismatique. Verkor produit et développe des cellules Pouch et Cylindrique.
Les 5 étapes de production de la batterie Li-ion
Schéma représentant les différentes étapes de fabrication d’une cellule cylindrique Lithium-ion.
Mélange : Les matériaux actifs sont mélangés à un liant et un carbone conducteur dans d’énormes cuves pour obtenir une encre de couleur noire.
Dépôt de l’électrode : La seconde phase est le dépôt de cette encre sur un collecteur de courant pour former une électrode. Pour l’électrode positive, le collecteur de courant est en aluminium et, en cuivre dans le cas de l’électrode négative.
Cette étape d’enroulage ou empilage consiste à assembler l’électrode positive, le séparateur et l’électrode négative alternativement en couches : appelé “stack”, bobineau.
La formation est une étape de charge et de décharge réalisée en usine dans des conditions assez particulières. Cette dernière étape va permettre de rendre la cellule opérationnelle à l’usage et de préparer la cellule afin qu’elle ait les meilleures performances (capacité, durée de vie, etc.).
Une fois l’étape de formation réalisée, des tests sont effectués sur les cellules pour évaluer quelles sont leurs capacités et leur résistance interne. Les batteries Lithium-ion sont maintenant prêtes et peuvent être envoyées au client.
En parallèle de toutes ces étapes de production, les ingénieurs R&D réfléchissent au type de matériaux à utiliser et à leurs propriétés (épaisseurs, résistances, volumes etc.) afin de répondre au mieux aux attentes des clients.
Les batteries Lithium-ion et l’environnement
Plus d’information sur le recyclage dans notre article : Les enjeux du recyclage des batteries.
De nombreuses solutions sont développées pour favoriser le recyclage des batteries.
Recyclage : SNAM, une société française de recyclage de batteries, récupère et recycle principalement le Nickel-Cadmium, le Nickel Métal Hydrure et le Lithium-ion à partir des batteries des véhicules électriques en fin de vie.
Stockage stationnaire : Le groupe Renault-Nissan récupère les batteries usagées des véhicules électriques pour une application stationnaire (stockage de l’énergie générée par une éolienne ou un panneau photovoltaïque par exemple).
Vers des batteries plus écologiques ?
Verkor a l’ambition de concevoir et fabriquer des batteries plus écologiques.
L’empreinte carbone des premières batteries développées par Verkor sera 4 à 5 fois plus faibles que celle des batteries produites en Chine. Cela est rendu possible grâce à un mix énergétique français à faible teneur en carbone, aux innovations en matière de numérisation et de recyclage et grâce à une intégration verticale qui couvre l’ensemble de la chaîne de valeur : de la production au recyclage des batteries.
Fidèle à ses convictions, Verkor s’engage dans une démarche vertueuse tout au long du cycle de vie de la batterie, depuis le choix des composants jusqu’à leur recyclage.
Le processus de création d’une batterie Lithium-ion est un processus long et minutieux. Vous avez maintenant les clés pour mieux comprendre les batteries Lithium-ion ; moteur et principal enjeu de la transition énergétique. Verkor a l’objectif de construire en 2024 l’une des premières Gigafactory d’Europe. Elle sera dotée d’une capacité de production de 16GWh de cellules de lithium-ion par an soit l’équipement de 300 000 véhicules électriques. Verkor a pour ambition de construire la mobilité de demain et est investie dans ce secteur car les batteries Lithium-ion sont au cœur de l’enjeu de la transition énergétique.
