Les chercheurs de Fraunhofer visent à exploiter le potentiel des anodes en lithium-métal
Des chercheurs de deux instituts Fraunhofer explorent de nouvelles approches pour améliorer les performances et la durée de vie des systèmes de batteries. Une idée consiste à utiliser du lithium lui-même comme matériau d’anode active dans les anodes en métal de lithium, ce qui permet d’obtenir une capacité spécifique plus élevée dans les cellules de batterie.
L’emplacement de l’institut Fraunhofer IST à Braunschweig.
Image : Fraunhofer IST
L’institut Fraunhofer pour l’ingénierie des surfaces et les films minces IST collabore avec le Fraunhofer USA Center Midwest sur le projet LIMAC, qui signifie « Interlayers en carbone amorphe pour des cellules de batterie au métal de lithium fiables ». Ce projet est en cours depuis septembre 2025 et devrait se poursuivre jusqu’en août 2028.
Dans le cadre de LIMAC, les chercheurs explorent de nouvelles approches pour améliorer davantage les batteries, en se concentrant particulièrement sur les anodes en lithium-métal. L’équipe voit ici un potentiel inexploité pour développer des cellules batterie plus durables, notamment en ce qui concerne l’interface entre l’anode en lithium-métal et l’électrolyte (solide). Selon les chercheurs, la stabilité de cette interface est essentielle pour obtenir des cellules batterie plus fiables et plus résistantes.
Afin de stabiliser cette interface, les experts de Fraunhofer introduisent des couches minces en carbone amorphe. Dans un premier temps, ces couches sont déposées sur des collecteurs de courant en cuivre à l’aide d’un procédé innovant PVD par arc laser. « Les matériaux revêtus seront ensuite testés dans des cellules de batterie et comparés à des cellules de référence », expliquent les chercheurs. L’objectif est de déterminer quelles propriétés des couches intermédiaires sont essentielles pour obtenir l’interface la plus stable au sein de la cellule de batterie. Il est évident que ce stabilisant vise à permettre au lithium présent dans la cellule de servir lui-même de matériau d’anode actif.
En plus des performances techniques, le projet examine également l’aspect écologique ainsi que la possibilité de transférer cette technologie à des formats de cellules plus grands. « D’une part, une évaluation du cycle de vie (ECV) sera utilisée pour analyser les flux matériels et énergétiques pertinents ainsi que l’impact environnemental de cette approche ; d’autre part, un concept visant à adapter la technologie à des cellules de type poche plus grandes sera développé en même temps », explique l’équipe. Ainsi, le projet combine le développement de matériaux et la recherche sur les cellules avec une évaluation écologique et des considérations préliminaires concernant leur future mise à l’échelle.
La valeur ajoutée potentielle pour les fabricants est évidente : des batteries au lithium-métal plus puissantes et plus durables pourraient réduire le poids des véhicules électriques tout en conservant de hautes densités énergétiques. Cependant, le projet LIMAC en est encore à la phase de recherche fondamentale.