21 septembre 2010

Le CEA futur acteur majeur en technologie de batterie pour véhicules électriques

Opération de calandrage des électrodes
(lissage des différentes couches entre deux rouleaux)

Le CEA, Commissariat à l'Energie Atomique et aux Energies Alternatives, mène depuis les années 2000 une R&D sur les batteries et les piles à combustible pour les véhicules électriques et hybrides. Il fait aujourd’hui partie du « Réseau national de recherche et technologie sur les batteries », créé en juillet 2010, qui regroupe les principaux acteurs de la recherche publique (CEA, CNRS et universités, IFP Energies nouvelles, INERIS1, INRETS2) et des industriels.

Le CEA offre la particularité de pouvoir effectuer des recherches sur l’ensemble de la chaîne de développement de la batterie, depuis la synthèse des matériaux en passant par la conception et la fabrication des batteries, jusqu’aux tests de performances et démarches de certification. Cette R&D est réalisée par la plate-forme STEEVE (pour Stockage d’Energie Electrochimique pour Véhicules Electriques), créée en 2009 et installée au CEA Grenoble et à l’INES (Institut National de l’Energie Solaire) à Chambéry.

Le CEA n’a pas l’objectif de produire des batteries mais de vendre des technologies. Les premiers travaux sur la batterie lithium-ion ont abouti sur le choix de l’électrode positive en phosphate de fer lithié plutôt qu’a base de cobalt jugée pas assez sûre. Son utilisation dans une nouvelle génération d’accumulateurs conduirait à une réduction de 50% du coût du kWh. Le phosphate de fer est par ailleurs 1/3 moins cher que le cobalt.

La première disponibilité de leur technologie est prévue pour 2015. Le CEA ambitionne de proposer à cette date une batterie sûre délivrant 300 Wh/kg, soit le double d’aujourd’hui. Elle travaille notamment sur l’électrode négative qui utiliserait des matériaux nanostructurés à base de silicium. De nombreuses autres configurations d’électrodes sont également en développement selon des applications qui demanderaient plutôt de la recharge rapide ou une capacité élevée de stockage d’énergie. Par exemple, pour remédier aux faibles tensions observées avec ces matériaux, le CEA a développé et breveté une architecture « bipolaire » qui augmente la tension aux bornes de l'accumulateur. Cette configuration permet la mise en série d'éléments en utilisant un collecteur de courant commun entre l'électrode positive et l'électrode négative, les collecteurs de courant délimitant par ailleurs des compartiments électrolytiques distincts. La tension aux bornes d’une cellule pourrait aussi passer à 5 volts, au lieu des 3,6 v. actuellement, avec une électrode positive recouverte de matériaux appelés oxydes spinelles, principalement à base de manganèse, et une électrode négative portant des composés de silicium et de carbone.

Un dossier sur les technologies de la batterie lithium-ion, dont celles du CEA, sera bientôt en ligne sur Auto-innovations.

  Yvonnick Gazeau

Haut de page