Le nouveau processus de fabrication a réduit de moitié le coût des batteries Li-Ion

Des chercheurs du Massachusetts Institute of Technology et de 24M ont mis au point un procédé amélioré pour la production de nouvelles batteries au lithium-ion. Selon les calculs des ingénieurs, il réduit au moins de moitié le coût des batteries en simplifiant le processus lui-même et en réduisant la quantité de matériaux nécessaires, tout en améliorant les caractéristiques techniques des batteries.

Les batteries Li-ion sont la pièce de véhicule électrique la plus chère. Ce n'est que grâce à ce «piratage» que le prix de détail de la voiture diminuera considérablement.

«Nous avons examiné l'ensemble du processus», explique le professeur Yet-Ming Chiang, co-fondateur de 24M (auparavant également co-fondateur du fabricant de batteries A123). Le processus de fabrication actuel des batteries, dit-il, n'a pas beaucoup changé depuis deux décennies depuis l'invention de la technologie. Il est inefficace et utilise plus d'étapes que nécessaire.

D'ici 2020, selon Chan, 24 millions seront capables de produire des batteries pour moins de 100 $ par kilowatt-heure. Selon les experts, c'est précisément le prix qui représente le seuil de prix pour la grande distribution des véhicules électriques. La méga-usine Tesla Gigafactory 1 actuellement en construction espère également atteindre un tel coût d'ici 2017 en raison de la production de masse.

À l'heure actuelle, on estime que le coût des batteries Li-Ion varie de 300 $ à 500 $ par kilowatt-heure.

Batteries semi-solides

La nouvelle technologie de procédé est un modèle hybride entre une batterie solide conventionnelle et la soi-disant « batterie à écoulement», dans laquelle des suspensions de minuscules particules dans un liquide pompé dans divers compartiments de batterie jouent le rôle d'électrodes. En fait, une telle conception de batterie a été inventée il y a cinq ans par le professeur Chan lui-même et ses collègues.

Dans l'option 24M, bien que le matériau de l'électrode ne soit pas fluide, il se compose toujours d'une suspension colloïdale "semi-solide" similaire. En fait, ils l'ont appelé une batterie "semi-solide".

Cette approche simplifie considérablement la production de batteries et ajoute également flexibilité et durabilité. Dans le travail scientifique que le professeur a publié dans la revue "Journal of Power Sources" ( doi: 10.1016 / j.jpowsour.2015.06.023), il est dit que la nouvelle conception convient aux batteries à faible densité énergétique et à haute densité énergétique, comme dans les batteries Li-Ion.

Le processus de fabrication standard prévoit l'application couche par couche de liquide sur les rouleaux du substrat. Chaque couche doit sécher avant d'appliquer la suivante. La nouvelle méthode ne nécessite aucun séchage. En utilisant moins d'électrodes avec moins d'épaisseur, il réduit de 80% le nombre de couches nécessaires dans la batterie, ainsi que la quantité de matériau non fonctionnel à l'intérieur de la batterie.

Si les particules en suspension servent d'électrodes, les particules chargées doivent parcourir une distance plus courte - une propriété connue sous le nom de «tortuosité», qui réduit la quantité de matière nécessaire pour les électrodes.

L'illustration montre que les nouvelles batteries peuvent être pliées et pliées, cela n'affecte pas leurs propriétés.



24M a déjà fabriqué environ 10 000 batteries à tester dans l'usine pilote. La société a reçu huit brevets et 75 autres demandes de brevet sont en attente. Compte tenu de l'investissement de 50 millions de dollars reçu de sociétés de capital-risque plus une subvention du département américain de l'Énergie, il devient clair que l'entreprise est sérieuse.

Initialement, il était censé utiliser des batteries comme sources d'alimentation de secours dans les énergies alternatives, mais maintenant le professeur Chan et ses collègues ont décidé que les nouvelles batteries étaient tout à fait adaptées aux véhicules électriques.

Surtout, le nouveau processus de fabrication permet à une petite usine d'atteindre le même coût de production qu'une grande usine. Une augmentation de la production ne produit pas d'effet économique notable. Les perspectives économiques de la Gigafactory Tesla Motors deviennent donc un peu plus floues. Cependant, Ilon Mask ne sera pas offensé si les batteries Li-Ion deviennent moins chères plusieurs fois sans son aide.

Source: https://habr.com/ru/post/fr381101/