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Dürr a mis au point un nouveau type de revêtement à sec pour électrodes avec le X.Cellify DC : un film autoporteur de matière active recyclable à 100 % est créé jusqu’à ce qu’il soit laminé sur la feuille collectrice. Cela réduit considérablement les déchets de matière active. La validation de concept de ce procédé démontre que la technologie est fiable et évolutive. Elle ouvre la voie à des projets pilotes de l’ordre du gigawatt : dans un premier temps pour des batteries lithium-ion, puis à l’avenir, également pour des batteries solides.
Jusqu’à présent, la production d’électrodes reposait presque exclusivement sur le revêtement humide, dans lequel le matériau cathodique et anodique est appliqué sous forme de solution sur des feuilles de métal, puis séché dans le cadre d’un processus très énergivore. La technologie mise au point par Dürr, en collaboration avec ses partenaires, n’exige pas d’utiliser des solvants ou des fours de séchage, car elle produit les électrodes à partir d’un mélange de poudre sèche. La matière sèche de batterie est pressée dans un film selon le processus Activated Dry Electrode® développé par le partenaire LiCAP Technologies. Le nouveau développement appelé X.Cellify DC couvre toutes les étapes du procédé : du dosage, à la formation du film et la densification, jusqu’au laminage sur la feuille collectrice.
Le revêtement à sec offre des avantages évidents par rapport au revêtement humide classique pour la production d’électrodes : il réduit l’encombrement jusqu’à 65 % et diminue la consommation d’énergie jusqu’à 70 %. Ces économies s’expliquent principalement par l’élimination des séchoirs et par la récupération des solvants. « La validation du jalon, preuve de faisabilité du concept, représente une avancée majeure pour nous. Nous avons démontré que ce nouveau type de revêtement à sec avec un film autoporteur est fiable et offre une qualité constante. Il peut être développé à plus grande échelle, ce qui en fait la base des premiers projets pilotes dans l’industrie », explique Bernhard Bruhn, Vice President de Global Business Unit Lithium Ion Battery chez Dürr. Le procédé convient aux batteries lithium-ion actuelles, mais aussi aux batteries solides.
L’usine qui a permis la validation du concept se situe à Chassieu, dans le sud de la France, dans un environnement ambiant sec (salle anhydre) chez Ingecal, une société du Groupe Dürr spécialisée dans la technologie de calandrage. Les calandres sont des machines équipées de rouleaux qui compriment les matériaux en une couche uniforme. Le revêtement à sec commence par la formation du film : une calandre horizontale transforme la poudre sèche en un film. On l’appelle « autoporteur » car il traverse la machine sans feuille de support. Lors de la deuxième étape, des calandres supplémentaires compriment le film selon l’épaisseur, la densité et la porosité souhaitées. Pour finir, un film est laminé de chaque côté de la feuille collectrice, ce qui produit l’électrode.
« Comme nous n’avons pas besoin de feuille de support jusqu’à l’étape finale, nous pouvons réintégrer entièrement le film dans le processus s’il ne répond pas aux spécifications souhaitées. Grâce à cette boucle fermée, il n’y a pas de perte de matière active précieuse et nous réduisons considérablement les déchets : un point important dans la production de batteries », explique M. Bruhn.
La caractéristique particulière de X.Cellify DC réside dans son guidage de bande : le système transporte le film de manière autoportante et le comprime avant qu’il ne soit appliqué sur le collecteur de courant. Le laminage ultérieur sur le collecteur de courant nécessite moins de force que le calandrage lors du processus de revêtement par voie humide, ce qui signifie que la feuille ne se déforme pas, améliorant ainsi sa capacité de traitement lors des étapes d’encochage et d’empilage en aval.
La nouvelle approche de revêtement à sec associe le savoir-faire de Dürr en fabrication d’électrodes et en intégration système, les calandres de haute précision de Dürr Ingecal et la technologie brevetée Activated Dry Electrode® signée LiCAP. « Pour passer à l’étape suivante, nous recherchons activement des partenaires pilotes dans l’industrie pour des projets à l’échelle du gigawatt. Cela nous permettra d’intégrer cette technologie dans des environnements de production réels, qu’il s’agisse de voitures électriques, de stockage fixe ou d’autres applications », déclare Bernhard Bruhn. Dürr est ainsi prêt à s’associer à la prochaine génération de production de batteries, avec des solutions pour le revêtement humide et sec.
