Fraunhofer ISE augmente la densité énergétique des cellules de batterie
Le Fraunhofer ISE a développé une nouvelle architecture pour les cellules de batterie qui devrait permettre une densité énergétique 10 à 15 % plus élevée pour un poids identique. Cette approche repose sur des électrodes nettement plus épaisses, ce qui nécessite moins de conducteurs d’électricité. Cela pourrait également s’avérer intéressant à terme pour les voitures électriques.
Fabrication semi-automatique de cellules de batterie au Fraunhofer ISE
Image : Fraunhofer ISE
Si l’on parvient à développer des cellules de batterie présentant une densité énergétique plus élevée pour un poids identique, il sera possible de stocker davantage d’énergie dans la même surface. Cela peut présenter des avantages pour les systèmes de stockage de batterie stationnaires, qui ont été au cœur de trois projets de recherche financés par le gouvernement fédéral et menés par l’Institut Fraunhofer pour les systèmes d’énergie solaire ISE à Fribourg. Les connaissances physiques obtenues peuvent également être appliquées aux batteries de traction des voitures électriques. Là aussi, une densité énergétique plus élevée pourrait permettre d’augmenter l’autonomie des véhicules.
Mais parmi les projets du Franhofer ISE : il a collaboré avec divers partenaires pour développer une nouvelle architecture de cellules électrochimiques permettant une densité énergétique plus élevée. Les scientifiques se sont concentrés sur les électrodes des cellules électrochimiques et ont augmenté l’épaisseur de leur revêtement de plus du triple : au lieu des 100 à 200 micromètres habituellement utilisés, les chercheurs ont opté pour un revêtement atteignant jusqu’à 800 micromètres.
Cellules électrochimiques avec 10 à 15 % de densité énergétique en plus
« Normalement, l’anode et la cathode – les deux électrodes d’une cellule de batterie – sont composées d’un très grand nombre de couches fines alternant revêtements électrodes et conducteurs de courant », explique le Dr Oliver Fitz, chef du groupe spécialisé dans la technologie des cellules de batterie au Fraunhofer ISE. « Nous avons réussi à augmenter l’épaisseur des revêtements électrodes, qui était habituellement de 100 à 200 micromètres, jusqu’à 800 micromètres, ce qui a permis de réduire considérablement le nombre de conducteurs de courant nécessaires. En conséquence, nous disposons d’un espace bien plus important pour le matériau actif, ce qui augmente la densité énergétique de 10 à 15 % selon le type et la conception de la batterie. »
L’utilisation dans les systèmes de stockage d’énergie est au cœur des recherches
Cependant, ce concept n’est pas encore prêt pour la production en série. Selon le Fraunhofer ISE, les résultats du projet montrent plutôt une « approche prometteuse pour une industrialisation future de cette architecture innovante d’électrodes et de cellules ». Ces nouvelles cellules de batterie sont intéressantes pour leur utilisation dans les systèmes de stockage d’énergie par batteries (BESS), mais aussi dans les véhicules électriques.
L’équipe de recherche a développé cette nouvelle structure d’électrodes ou de cellules dans le cadre des projets « VORAN– Stockage d’énergie innovant à ions de sodium pour applications stationnaires et mobiles » (en cours jusqu’en juin 2027), « INFAB– Batteries à ions de zinc pour le stockage d’énergie stationnaire – fabrication et assemblage » (terminé) ainsi que « WinZIB2– Système innovant de batteries à ions de zinc pouvant être utilisé dans le monde entier », tous financés par le gouvernement fédéral.