Toray développe une pellicule en résine pour des collecteurs d’électrodes anodiques afin de réduire le poids des batteries

Toray Industries a développé un substrat en film de résine destiné aux collecteurs de courant des anodes dans les batteries lithium-ion, qu’elle affirme être le premier à répondre en même temps aux quatre exigences matérielles clés : résistance à l’oxydation et à la réduction, adhérence à la couche métallique, résistance mécanique et stabilité thermique. Selon Toray, ce film permet aux fabricants de batteries de remplacer la feuille de cuivre traditionnellement utilisée pour les anodes par un collecteur de courant en film plus léger, à savoir un film de résine recouvert d’une fine couche de cuivre.

Un collecteur de courant fabriqué à partir de ce nouveau film est 50 % à 60 % plus léger qu’un collecteur traditionnel en feuille de cuivre, ce qui, selon Toray, devrait réduire le poids des cellules de batterie d’environ 10 %.

Comparaison des collecteurs de courant en feuille et en film de cuivre pour les applications à anode

Toray a fabriqué le nouveau substrat en utilisant sa technologie d’alliage de polymères, qui combine deux ou plusieurs polymères afin d’obtenir des propriétés que une résine seule ne peut pas fournir. Ce film résiste à la réduction, adhère fortement à la couche de cuivre, atteint une résistance mécanique équivalente à celle de l’aluminium folié et présente un faible rétrécissement thermique. Selon Toray, les cellules de batterie utilisant ce matériau présentent des performances comparables à celles des collecteurs de courant en aluminium folié conventionnels.

Évaluation de Toray concernant le maintien de la capacité lors des essais de cyclage des batteries

(utilisation d’une cellule en laminaire monolayer avec une capacité de 30 milliampères-heures)

Comme le collecteur de courant est une masse inactive, réduire son poids augmente l’énergie spécifique de la cellule. Selon Toray, cela permet d’allonger la durée de fonctionnement des appareils mobiles ainsi que l’autonomie des drones et des véhicules. L’entreprise estime que si les économies de poids sont utilisées pour ajouter plus de matériau actif au cathode et à l’anode ainsi que d’électrolyte, tout en maintenant constant le rapport capacité négative/capacité positive, ce film pourrait augmenter l’autonomie des véhicules électriques de jusqu’à 10 %.

Toray a produit une version standard de ce film d’une épaisseur de 4,5 microns à l’aide d’équipements de production en série et a commencé à envoyer des échantillons aux clients. Elle travaille actuellement à rendre le film plus fin. L’entreprise prévoit de commercialiser ce film dans des batteries de petite et moyenne taille destinées aux appareils mobiles, aux drones et aux aéronefs électriques à décollage et atterrissage vertical (eVTOL), tout en étudiant son utilisation dans des batteries plus grandes pour les véhicules électriques et le stockage d’énergie.