La technologie dite « de revêtement à sec » augmenterait significativement l'efficacité et la durabilité de la production de batteries haute tension des véhicules électriques.

PowerCo, filiale du groupe Volkswagen, prévoit d'introduire dans ses usines d'Europe et d'Amérique du Nord un procédé « de revêtement à sec » de production des cellules de batteries.

Les tests en interne, conduits par PowerCo, montrent une réduction de la consommation énergétique d'environ 30 % des batteries haute tension.

Selon les estimations de PowerCo, la technologie pourrait permettre d'économiser 15 % de l'espace de production nécessaire et des coûts de production.

Les électrodes (anode et cathode) constituent l'élément central d'une cellule de batterie. Ils en déterminent, entre autres, la densité énergétique et la performance.

Dans un processus de production industrielle, la matière active des batteries est mélangée à des additifs et à des solvants liquides pour former une suspension épaisse, qui est ensuite appliquée sur des feuilles de cuivre ou d'aluminium, puis séchée et calandrée.

Le procédé de revêtement à sec permet d'appliquer le matériau de base en poudre directement sur la feuille, comme pour une impression.

Deux étapes sur les quatre que compte le processus de production industrielle sont ainsi éliminées.

La poudre peut être étalée telle quelle sur le substrat en une couche fine et régulière, de l'épaisseur d'un cheveu. C'est le gage d'une excellente densité énergétique par unité de surface, d'une plus longue durée de vie et d'une amélioration de la capacité de recharge rapide de la batterie.

Le potentiel d'économies du procédé est important, puisque l'espace de production nécessaire à la production des cellules est réduit de 15 %.

Pour chaque module d'une giga-usine affichant une capacité de production de 20 GWh, cela représente la suppression de quatre lignes d'enduction et de séchage parallèles, soit une zone de 7 000 m². La longueur extérieure du bâtiment peut ainsi être réduite de 100 mètres environ.

L'élimination des fours de séchage et des systèmes d'aspiration, particulièrement énergivores, permet d'économiser l'équivalent de la consommation annuelle de 40 000 ménages.

Le recours à des solvants chimiques, qui nécessitent un processus de recyclage compliqué et gourmand en énergie dans des silos de 20 mètres de haut en dehors des usines, n'est plus nécessaire.

Frank Blome, CEO de PowerCo, explique : « Le revêtement à sec est à la production ce que les cellules à l'état solide sont au produit : une révolution. Si nous parvenons à l'appliquer à une production en série, ce procédé nous permet de nous assurer une position unique sur le marché et constitue un avantage concurrentiel indéniable. »

PowerCo franchit une première étape dans le lancement de la production industrielle de la technologie dite « de revêtement à sec » dans les usines de Salzgitter, Valence et Saint-Thomas.

Le développement et l'industrialisation de la technologie dite « de revêtement à sec » se poursuivra en collaboration avec l'entreprise allemande Koenig & Bauer, spécialisée dans les machines à imprimer.

Les deux entités vont concevoir une presse à rouleaux destinée à l'application d'un revêtement sous forme de poudre sur les électrodes à l'échelle industrielle. Le procédé à sec permet de fabriquer des électrodes sans revêtement humide. Le procédé à sec permet ainsi d'éliminer l'étape de séchage particulièrement coûteuse. La phase de production, plus gourmande en énergie et le recours à des solvants chimiques, deviennent caduques.

PowerCo teste et optimise la technologie sur une ligne pilote dans l'un de ses laboratoires du nord de l'Allemagne.

Koenig & Bauer, spécialiste de l'impression, a pour mission de concevoir une machine de revêtement en poudre industrielle.

La phase de développement du procédé devrait s'achever à la fin de l'année 2024.

Le lancement de la production de cellules ayant recours au processus de revêtement à sec en série est prévu pour 2026/2027.

Sebastian Wolf, Directeur d'exploitation de PowerCo, rappelle : « Nos usines sont conçues pour permettre un retrofit simple et rapide. Au total, nous avons anticipé sur 30 innovations prévisibles en matière de produits et de production ; nous sommes donc en mesure d'adapter nos sites à tous les nouveaux procédés pertinents, dès qu'ils arrivent sur le marché. »

Thomas Schmall, Membre du Directoire de Volkswagen AG chargé de la Technologie et Président du Conseil de surveillance de PowerCo SE, déclare : « Les technologies telles que le revêtement à sec mettent en lumière les prouesses technologiques de PowerCo. Nous avons à disposition le savoir-faire et les experts dont nous avons besoin pour progresser dans le domaine de la production de cellules et assurer à nos clients des tarifs avantageux. Notre objectif est de mettre en place une production industrielle de batteries à la fois durables et abordables. »