Batteries

Publié le 6 septembre 2024

Petites mais puissantes

Les batteries jouent un rôle clé dans le développement de la mobilité décarbonée et de la flexibilisation du réseau électrique. En nous efforçant d'améliorer constamment leurs performances, de repousser les limites de leur chimie et de réduire l’empreinte environnementale de nos solutions technologiques, nous contribuons à accélérer la transition énergétique. Pour mettre au point les batteries de demain et déployer la mobilité propre, nous accompagnons des partenaires moteurs de la thématique en France et en Europe.

Les batteries ont la lourde tâche de répondre aux défis du transport électrique, tant sur la densité d’énergie et la densité de puissance, que sur la durée de vie, le coût et la sécurité, pour ne citer que les principaux critères de choix. A ceux-ci s’est ajouté depuis quelques années, la recherche de batteries à la plus faible empreinte environnementale possible et en capacité de s’insérer dans un mix énergétique décarboné. Sur cette composante, le soutien qu’elles apportent au réseau électrique font d’elles un élément crucial du futur système énergétique.

Fort de notre expertise sur l’ensemble de la chaîne de valeur des batteries, des matériaux aux systèmes en passant par les électrodes, les cellules ou encore le recyclage, nous conduisons nos travaux en visant à apporter des technologies et des procédés innovants à nos partenaires industriels. Nos compétences nous amènent à développer les nouvelles générations de batteries, plus sûres et performantes, telles que les « tout solide », ainsi que d’autres voies telles que les batteries organiques afin de réduire, à terme, l’empreinte environnementale et le coût. Bien que les batteries au lithium-ion dominent encore le marché, les technologies alternatives (Na-ion, K-ion, …) ouvrent de nouvelles perspectives pour l'industrie du transport propre. Ce sont toutes ces solutions que nous étudions.

Plus de détails NMC, LFP et au-delà Nos travaux s’orientent en grande partie sur deux axes technologiques, dont les batteries NMC (Nickel, Manganèse, Cobalt)/Graphite, d’une part, et les batteries LFP (Lithium Fer Phosphate)/Graphite, d’autre part, qui sont les solutions courantes. Sur ces systèmes, nous cherchons activement l’amélioration et la juxtaposition parfaite d’éléments dans une logique d’optimisation. Au-delà, nous comptons lever un certain nombre de verrous, ceux du tout solide comme ceux du lithium métal et du lithium soufre, ou encore l’identification de technologies performantes et sans matériaux critiques. Bien évidemment, nos développements technologiques intègre une recherche de solutions les plus sûres possibles.
	Performance et environnement Si nous travaillons à améliorer la densité d’énergie, la densité de puissance, la durée de vie des véhicules et leur autonomie, la variable la plus importante à prendre en compte actuellement est celle de la réduction des coûts et de la quantité de matériaux critiques utilisés. Nous mettons donc en regard l'amélioration de la densité énergétique et de la densité de puissance des batteries au lithium avec la réduction de leur empreinte environnementale. Cette quête de performance est étroitement liée à une meilleure compréhension multifactorielle, à la fois de sécurité en fonctionnement mais aussi de durée de vie pour garantir la durabilité de toute la chaine. Sur ces sujets, nous avons l’opportunité de soutenir et accompagner un certain nombre de partenaires clés tels que Solvay, Umicore, Saft, ACC, Orano, Stellantis.
Optimisation des systèmes Notre compétence historique en chimie, construite en une trentaine d’années et complétée au gré de nos partenariats académiques et industriels, nous permet d’adresser le système batterie dans son ensemble. Cela implique le développement de nouvelles chimies pour répondre aux différents besoins du marché, notamment à ceux de l’électrification massive des transports. Notre leitmotiv : la batterie la plus juste pour une réponse adaptée. Au niveau plus particulièrement de la conception de systèmes batteries, notre objectif est de sélectionner les meilleures cellules en termes de chimie, de format et de taille, tout en proposant une intégration mécanique, électrique et thermique assistée par un BMS (Battery Management System) optimisé pour répondre au mieux aux applications ciblées. Par ailleurs, la mise au point de l’électronique de gestion des accumulateurs conditionne fortement la durée de vie des batteries. Conscient de cet enjeu, nous concevons les capteurs et l’électronique qui équipent les batteries pour mesurer en temps réel leur état de charge et de santé pour prévenir toute réaction électrochimique dangereuse et instrumenter les packs de batteries pour en faciliter la maintenance.
	Nouvelles générations Nous explorons, entre autre, la technologie dite « tout-solide », pour une nouvelle génération de batteries plus sûres et performantes. Ces futures générations de batteries à l'étude passent par des procédés d'élaboration d'électrodes sans solvant, intégrant des électrolytes hybrides et solides, associés à des électrodes négatives de plus grande capacité, notamment à base de lithium métallique. Notre approche holistique du système fait notre force. Nous considérons les différentes composantes comme des complémentarités de compétences et de solutions, qui, bien que puissantes individuellement, trouvent leur véritable force dans le continuum. Notre capacité à penser à l'incidence globale à chaque étape nous permet d'accompagner nos partenaires sur l'ensemble du processus, favorisant une réflexion globale et activant diverses compétences pour atteindre les objectifs communs.