La RWTH Aachen développe une fabrication scalable pour des électrodes multicouches.
Dans le projet de recherche ProMeBa, la RWTH Aachen développe des méthodes évolutives pour des électrodes de batterie multicouches. L’objectif est de passer du laboratoire à l’échelle pilote.
Électrode de batterie multicouche dans le projet de recherche ProMeBa.
Image : PEM RWTH Aachen
Le laboratoire « Production Engineering of E-Mobility Components » (PEM) de la RWTH Aachen a lancé en juin 2026, en collaboration avec plusieurs partenaires, le projet de recherche « ProMeBa ». Ce projet se déroulera jusqu’en mai 2029 et sera mené dans le cadre de la publication BMFTR « B@TS ».
Les électrodes multicouches offrent des avantages, mais leur fabrication est nettement plus complexe que celle des structures classiques 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. Grâce à des couches structurées différemment, il est possible d’améliorer notamment le transport des ions, de rendre l’électrode mécaniquement plus stable, ainsi que d’augmenter les performances et la durée de vie de la batterie.
Débutant par l’étude de matériaux et d’architectures de couches adaptés pour les anodes et les cathodes, le projet se concentre notamment sur le nombre de couches, l’épaisseur de chacune d’elles et les gradients de composition possibles. Les concepts d’électrodes qui en résultent sont ensuite mis en œuvre et caractérisés à l’échelle de laboratoire, en utilisant des formulations de slurry adaptées ainsi que des paramètres de revêtement et de séchage.
Électrodes multicouches en voie de passage à l’échelle pilote
PEM est chargée notamment du développement des formulations et des processus pour les anodes multicouches ainsi que de leur caractérisation à l’échelle de laboratoire. Les connaissances acquises doivent ensuite être transférées à l’échelle pilote.
À cette fin, un module de revêtement modulaire est développé, permettant son intégration dans des installations pilotes existantes. Deux procédés sont étudiés dans des conditions industrielles pertinentes de type rouleau à rouleau : le revêtement multicouche à l’aide d’une buse à fente à deux couches et le revêtement en rideau multicouche. Ce qui est décisif, c’est de déterminer quelle solution combine une haute qualité de revêtement, des conditions de processus stables et une bonne capacité d’échellement.
Parallèlement, une technique de mesure en ligne est développée pour déterminer de manière continue la viscosité des slurries d’électrodes. Cela permet d’identifier tôt les écarts dans le processus et de garantir une qualité des électrodes reproductible.
Les électrodes et les cellules d’essai fabriquées sont en outre étudiées électrochimiquement. Cela permet de tirer des conclusions sur les performances, la stabilité et la durée de vie des structures multicouches développées.
Le coordinateur du projet est la Netzsch-Gerätebau GmbH. Parmi les autres partenaires figurent, en plus de PEM, le laboratoire ISEA de l’RWTH Aachen, le 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 départ. Les partenaires du projet souhaitent créer une technologie « compatible remplacement » qui permette d’élargir de manière ciblée les infrastructures de production existantes, au lieu de construire des lignes de fabrication entièrement nouvelles pour des électrodes à plusieurs couches.
ProMeBa s’inscrit ainsi dans une série de projets de recherche visant à renforcer les liens entre le développement de matériaux et leur mise en œuvre à l’échelle industrielle. Par exemple, le projet MoSiLIB, dirigé par l’AIT, travaille sur une anode composite en silicium et sulfure de zinc, tout en étudiant la mise en œuvre semi-industrielle de sa synthèse ainsi que la fabrication d’électrodes à base d’eau. Alors que MoSiLIB se concentre principalement sur le développement de nouveaux matériaux d’anodes, ProMeBa s’intéresse davantage à la manière dont des architectures d’électrodes plus complexes peuvent être intégrées de façon reproductible dans les processus de production existants.
