La RWTH Aachen développe des méthodes de fabrication échelonnables pour des électrodes multicouches
Dans le cadre du projet de recherche ProMeBa, la RWTH Aachen développe des processus évolutifs pour les électrodes de batteries multicouches. L’objectif est de transférer cette technologie du laboratoire à une échelle pilote.
Électrode de batterie multicouche dans le projet de recherche ProMeBa.
Image : PEM RWTH Aachen
Le département d’ingénierie de production des composants pour l’électromobilité (PEM) de la RWTH Aachen, en collaboration avec plusieurs partenaires, a lancé le projet de recherche ProMeBa en juin 2026. Ce projet se poursuivra jusqu’en mai 2029 et s’inscrit dans le cadre d’un programme du Ministère fédéral allemand de l’Économie et de la Protection du climat (BMWK).
Les électrodes multicouches offrent des avantages significatifs, mais leur fabrication est bien plus difficile que celle des structures conventionnelles à une seule couche. ProMeBa vise donc à démontrer comment de telles électrodes peuvent être produites de manière stable et reproductible à l’échelle industrielle. Des couches aux structures différentes sont conçues pour améliorer le transport des ions, renforcer la stabilité mécanique de l’électrode, ainsi que les performances et la durée de vie de la batterie.
Débutant le projet, des matériaux et des architectures de couches adaptés aux anodes et aux cathodes seront étudiés. L’attention sera portée sur des aspects tels que le nombre de couches, l’épaisseur de chaque couche et les éventuels gradients de composition. Les concepts d’électrodes ainsi développés seront ensuite mis en œuvre et caractérisés en laboratoire à l’aide de formulations de boue adaptées, ainsi que de paramètres de revêtement et de séchage.
Électrodes multicouches sur la voie vers l’échelle pilote
PEM est principalement chargée de la formulation et du développement des procédés pour les anodes multicouches, ainsi que de leur caractérisation à l’échelle de laboratoire. Les connaissances acquises seront ensuite transférées à l’échelle pilote.
Toi cet effet, un module de revêtement modulaire sera développé qui pourra être intégré dans les usines pilotes existantes. Deux procédés seront étudiés dans des conditions industrielles pertinentes de type rouleau à rouleau : le revêtement multicouche utilisant un moule à fente à deux couches et le revêtement en rideau multicouche. Le facteur décisif est de déterminer quelle solution combine une haute qualité de revêtement, des conditions de procédé stables et une bonne capacité d’échellement.
Parallèlement, une technique de mesure en ligne permettant la détermination continue de la viscosité des suspensions d’électrodes sera davantage développée. Elle vise à détecter précocement les déviations dans le processus et à assurer une qualité des électrodes reproductible.
Les électrodes fabriquées ainsi que les cellules de test seront également examinées électrochimiquement. Cela permettra d’obtenir des informations sur les performances, la stabilité et la durée de vie des structures multicouches développées.
Le coordinateur du projet est Netzsch-Gerätebau GmbH. Parmi les autres partenaires figurent la chaire ISEA de l’RWTH Aachen, Fraunhofer IKTS, l’institut iPAT de l’Université technique de Brunswick, ainsi que 8inks Deutschland.
La valeur ajoutée industrielle réside principalement dans le fait que ProMeBa ne se contente pas de développer de nouvelles structures d’électrodes, mais prend également en compte leur fabrication dès le début. Les partenaires du projet visent à créer une technologie pouvant être intégrée sans modification, permettant d’élargir sélectivement les infrastructures de production existantes, plutôt que de construire de nouvelles lignes de production entièrement dédiées aux électrodes multicouches.
ProMeBa s’inscrit ainsi dans une série de projets de recherche qui relient plus étroitement le développement de matériaux et l’échelle industrielle. Par exemple, le projet MoSiLIB mené par l’AIT travaille sur une anode composite composée de silicium et de sulfure de stannane, tout en étudiant en même temps l’échelle semi-industrielle de la synthèse et de la fabrication d’électrodes à base d’eau. Alors que MoSiLIB vise principalement à développer de nouveaux matériaux d’anode, ProMeBa se concentre davantage sur la question de savoir comment des architectures électrodes complexes peuvent être intégrées de manière reproductible dans les processus de production existants.
