Des chercheurs de Fraunhofer souhaitent exploiter le potentiel des anodes en lithium métallique
Des scientifiques de deux instituts Fraunhofer étudient de nouvelles approches pour améliorer les performances et la durée de vie des systèmes de batteries. Une idée consiste à utiliser le lithium lui-même comme matériau actif pour les anodes en lithium-métal, afin d’obtenir une capacité spécifique plus élevée pour les cellules de batterie.
Le site de l’institut Fraunhofer IST se trouve à Brunswick.
Image : Fraunhofer IST
L’Institut Fraunhofer pour la technologie des couches et des surfaces IST collabore avec le Fraunhofer USA Center Midwest dans le projet LIMAC, dont le nom complet est « Amorphous Carbon Interlayers for Reliable Lithium-Metal Battery Cells », ce qui se traduit approximativement par « Couches intermédiaires en carbone amorphe pour des cellules de batterie au lithium métallique fiables ». Ce projet est en cours depuis septembre 2026 et devrait se poursuivre jusqu’en août 2028.
Dans le cadre de LIMAC, les scientifiques étudient de nouvelles approches pour améliorer davantage les batteries. Ils accordent une attention particulière aux anodes en lithium métallique, domaine où l’équipe voit encore des possibilités d’améliorer la durée de vie des cellules de batterie, notamment en ce qui concerne l’interface entre l’anode en lithium métallique et l’électrolyte (solide). Selon les chercheurs, la stabilité de cette interface est essentielle pour obtenir des cellules de batterie plus fiables et plus durables.
En tant que stabilisateur de la surface de contact, les experts de Fraunhofer utilisent désormais de fines couches amorphes de carbone, qui sont d’abord déposées sur des conducteurs en cuivre au moyen d’une méthode innovante de PVD par arc laser. « Par la suite, ces matériaux revêtus sont testés dans des cellules de batterie et comparés à des cellules de référence », expliquent les initiateurs. Cela permet d’étudier quelles propriétés des couches intermédiaires sont essentielles pour assurer une surface de contact aussi stable que possible au sein de la cellule de batterie. Il est clair que ce stabilisateur doit contribuer à permettre au lithium présent dans la cellule de servir lui-même de matériau d’anode actif.
Outre les performances techniques, le projet prend également en compte la dimension écologique ainsi que la possibilité de transférer cette technologie à des formats de cellules plus grands à l’avenir. « D’une part, il s’agit d’étudier, au moyen d’un bilan écologique appelé évaluation du cycle de vie (LCA), les flux importants de matières et d’énergie ainsi que les impacts environnementaux de cette approche ; d’autre part, il faut développer en même temps un concept permettant de transférer cette technologie à des cellules plus grandes », explique l’équipe. De cette manière, le projet associe le développement de matériaux et la recherche sur les cellules à une évaluation écologique ainsi qu’à des premières réflexions concernant leur future mise à l’échelle.
La valeur ajoutée potentielle pour les fabricants est évidente : des batteries au lithium métallique plus performantes et plus durables pourraient réduire le poids des véhicules électriques tout en offrant de hautes densités énergétiques. Cependant, les recherches sur le LIMAC relèvent encore du domaine de la recherche fondamentale.