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Une nouvelle percée dans le domaine des batteries pour véhicules électriques à faible teneur en cobalt permet d'augmenter de 20 % la densité énergétique et de produire des électrodes non toxiques

La cathode à haute teneur en nickel et à faible teneur en cobalt (image : Leclanché)
La cathode à haute teneur en nickel et à faible teneur en cobalt (image : Leclanché)
En attendant la production massive de batteries à l'état solide, qui n'aura peut-être pas lieu avant quelques années, les véhicules électriques peuvent profiter de solutions provisoires en matière de chimie des batteries, comme la cellule à faible teneur en cobalt récemment découverte par Leclanché. Elle offre une densité énergétique supérieure de 20 % et sa production est plus respectueuse de la nature.

Le développeur suisse de batteries Leclanché a réussi à résoudre à la fois le problème de la toxicité de la production des électrodes et celui de la réduction du cobalt rare et coûteux généralement utilisé dans le mélange de cathodes pour les batteries de véhicules électriques à haute performance. Non seulement il a réussi à réduire la part de cobalt dans le mélange nickel-cobalt-manganèse-aluminium (NCMA) à 5 %, laissant 90 % de nickel, mais il a également évité d'utiliser la N-Méthyl-2-pyrrolidone (NMP) toxique comme solvant dans le processus en introduisant une solution à base d'eau à la place.

Selon le Dr Hilmi Buqa, vice-président de la R&D chez Leclanché :

Avec la production à base d'eau des cathodes NMCA à haute capacité, nous avons franchi une étape décisive dans la technologie lithium-ion. Jusqu'à présent, les produire à l'aide de procédés respectueux de l'environnement était considéré comme impossible. Mais, maintenant, nous avons maîtrisé le processus.

Tesla, par exemple, a eu du mal à accélérer la production de ses cellules 4680 qui utilisent encore la méthode d'enrobage des électrodes par voie humide avec un solvant NMP qui nécessite une importante dépense d'énergie pour le séchage. Elle doit encore maîtriser la méthode de production à sec, qui lui permettrait de réduire réellement de moitié le prix du pack 4680 par rapport aux batteries 2170 traditionnelles. Jusqu'à présent, la quasi-totalité de la réduction du coût du pack de batteries 4680 dans le modèle Y fabriqué au Texas provient de l'utilisation des avantages structurels des cellules par rapport au pack plutôt qu'à des avancées en matière de chimie.

En fait, , la densité énergétique ajustée de la cellule 4680 de Tesla est équivalente à celle d'une batterie 2170y. Cependant, la nouvelle batterie à faible teneur en cobalt de Leclanché est non seulement plus écologique à produire, mais elle offre également une densité énergétique supérieure de 20 % grâce à la part accrue de nickel dans le mélange, et ce dans le même encombrement que les batteries ternaires au lithium actuelles. Les cellules seront disponibles l'année prochaine pour les fabricants de VE et divers autres fabricants de transport, comme les constructeurs de navires, avec"une durée de vie plus longue, une grande stabilité de cycle et une bonne chargeabilité", conseille Leclanché.

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Daniel Zlatev, 2023-01-24 (Update: 2023-01-24)