Une start-up de matériaux de batteries a dévoilé une technologie d’anode pour réduire le coût des batteries lithium-ion tout en maintenant l’autonomie des véhicules électriques.
La batterie des véhicules électriques (VE) dicte leur autonomie et leurs performances, mais c’est également le composant le plus coûteux des VE. Les fabricants de batteries sont confrontés à divers obstacles, tels que la rareté des matières premières. Par conséquent, les VE sont plus chers que leurs homologues à essence, ce qui décourage leur adoption généralisée. Pour surmonter cet obstacle, il est crucial d’innover dans la technologie des batteries en incorporant la rentabilité et l’autonomie à l’aide de matières premières abondamment disponibles.
La start-up de batteries Coreshell prétend avoir découvert une méthode pour fabriquer des batteries lithium-ion moins chères pour les VE à longue autonomie. Cet article examine les défis auxquels est confrontée l’adoption généralisée des VE et explore comment l’approche de Coreshell pourrait apporter une solution.
Batteries de véhicules électriques. Image utilisée avec l’aimable autorisation du Ministère de l’Énergie
Déchiffrer le dilemme des matériaux de batteries
Les matières premières importantes utilisées dans les VE comprennent le lithium, le cobalt, le graphite et le nickel. Bien que ces matériaux soient nécessaires à un large éventail de technologies contemporaines, pas seulement aux VE, des facteurs géopolitiques limitent leur disponibilité mondiale.
À ce jour, la Chine représente plus de la moitié de la production mondiale de lithium. Les États-Unis ne traitent qu’un faible pourcentage du lithium extrait en Chine, en Australie et au Chili. La Chine est prévue pour continuer à dominer le monde de la fabrication des batteries lithium-ion jusqu’en 2026. Ces limitations posent des difficultés et une crainte d’augmentation des coûts des matières premières sur le marché des VE.
Les électrodes sont des composants essentiels des batteries lithium-ion, car elles sont au centre du stockage et de la libération des ions pour l’énergie électrique. Le graphite, un matériau typique utilisé dans les anodes de batterie, offre une stabilité et permet de retenir un nombre limité d’ions lithium à l’intérieur de ses couches. En comparaison, le silicium, un autre matériau d’électrode potentiel, peut absorber plus d’ions lithium, ce qui lui permet de stocker plus d’énergie. Cependant, le silicium a tendance à se dilater et à se contracter pendant la charge et la décharge, ce qui peut entraîner la dégradation de la batterie au fil du temps.
Dégradation de la batterie lithium-ion. Image utilisée avec l’aimable autorisation de ResearchGate
Les ingénieurs cherchent à résoudre le conflit entre la stabilité du graphite et la plus grande capacité de stockage d’énergie du silicium pour obtenir les meilleures performances de la batterie. En abordant les défis liés au silicium, il serait possible d’atténuer les pénuries de matières premières, de réduire les coûts des batteries et d’améliorer les performances globales des VE.
Franchir les obstacles avec les anodes en silicium
Coreshell, une start-up de matériaux de batteries, affirme avoir développé une méthode pour produire des batteries lithium-ion moins chères sans compromettre les performances. La percée consiste à utiliser du silicium de qualité métallurgique, qui coûte 50 % moins cher que le graphite, comme matériau d’anode dans les batteries lithium-fer-phosphate (LFP).
En utilisant un revêtement exclusif pour l’anode en silicium, Coreshell cherche à atténuer la dégradation structurelle causée par l’expansion significative du volume de silicium pendant les cycles de charge. Associées à des cathodes LFP, les anodes en silicium de l’entreprise pourraient offrir un avantage concurrentiel par rapport aux anodes de graphite traditionnelles, comblant l’écart de stockage d’énergie entre les chimies LFP et nickel-manganèse-cobalt (NMC). Les cathodes LFP offrent des avantages en termes de sécurité et de rentabilité par rapport aux chimies telles que le NMC dans les VE, avec des ingrédients plus disponibles en dehors de la Chine. La société prévoit que la combinaison de la cathode LFP et de l’anode en silicium pourrait révolutionner la technologie des batteries et le LFP.
Technologie de revêtement de Coreshell. Image utilisée avec l’aimable autorisation de Coreshell
Étant donné que le silicium offre une plus grande capacité de stockage d’énergie, les batteries ayant des capacités équivalentes nécessitent moins de matériau que celles utilisant du graphite. De plus, Coreshell prévoit que les États-Unis disposeront d’assez de silicium métallurgique pour satisfaire la demande, renforcée davantage par son coût inférieur à celui du graphite. Cela suggère que le silicium métallurgique pourrait remplacer le graphite chinois dans la fabrication des batteries.
Avancer grâce aux batteries de VE
La percée actuelle de Coreshell dans l’utilisation du silicium métallurgique pour les batteries lithium-ion montre des perspectives prometteuses pour résoudre la rareté des matières premières et réduire les coûts dans le secteur des VE. Cette innovation a des implications importantes et pourrait remodeler le paysage de l’industrie vers une mobilité électrique abordable. Avec des implications géopolitiques potentielles et la perspective de batteries moins chères, l’industrie attend une production à grande échelle.