Imec, le pôle mondial de recherche et d'innovation en nanoélectronique, technologies de l'énergie et du numérique et partenaire d'EnergyVille, a fabriqué un type innovant de batterie Li-ion à semi-conducteurs atteignant une densité d'énergie de 200 Wh/litre à une vitesse de charge de 0,5C (2 heures). Cette batterie est une étape importante sur notre feuille de route pour surpasser les performances des batteries Li-ion humides et atteindre 1000Wh/L à 2C d'ici 2024. Avec cette voie d'ingénierie de performance claire, La technologie de batterie d'imec est prête à devenir un concurrent pour alimenter la charge rapide de demain, véhicules long-courriers.

L'avenir de la mobilité sera largement électrique, alimenté par une charge rapide, en sécurité, et des batteries compactes. Les batteries Li-ion rechargeables d'aujourd'hui peuvent encore être améliorées, mais pas assez pour permettre aux véhicules une autonomie et une autonomie suffisantes. Les chercheurs d'Imec travaillent sur une prochaine génération de batteries, remplacer l'électrolyte humide par un solide, afin d'augmenter la densité énergétique de la cellule.

Récemment, imec a développé un électrolyte nanocomposite solide avec une conductivité exceptionnellement élevée allant jusqu'à 10 mS/cm et avec le potentiel d'augmenter encore cette conductivité. Avec ce nouvel électrolyte, imec a maintenant fabriqué un prototype de batterie. L'électrolyte a été appliqué dans la cellule de la batterie en tant que précurseur liquide, et solidifié par la suite. La batterie prototype a atteint une densité d'énergie volumétrique de 200 Wh/litre à une vitesse de charge de 0, 5C (2 heures).

"Nos résultats montrent que nous pouvons fabriquer des batteries à semi-conducteurs qui ont le potentiel d'atteindre les capacités des batteries humides, et ce en utilisant des procédés de fabrication similaires à ceux des batteries humides, " dit Philippe Vereecken, scientifique principal et gestionnaire de programme à l'imec, "Mais contrairement aux batteries humides, nos batteries à l'état solide seront compatibles avec des anodes métalliques au lithium avec une cible de 1, 000Wh/litre à une vitesse de charge de 2C (une demi-heure). Cette, ainsi que leur durée de vie plus longue et leur sécurité améliorée, en fait une technologie de batterie compacte prometteuse pour les véhicules longue autonomie de demain. »

Pour améliorer encore les performances de la batterie, imec cherche à combiner des électrodes à nanoparticules avec son électrolyte solide nanocomposite. Imec utilise des revêtements ultrafins comme couches tampons pour contrôler l'interface entre l'électrode active et l'électrolyte. Cette technologie peut également être utilisée pour améliorer les performances des piles liquides standard et même pour les batteries tout solide avec des électrolytes inorganiques pressés et frittés.

Concrétiser une technologie de batterie innovante et la transférer sur le marché nécessitera l'implication et l'engagement des principaux fournisseurs de matériaux et producteurs de batteries au monde. Par conséquent, imec réalise sa R&D batterie comme un programme collaboratif d'innovation ouverte auquel il invite toutes les parties intéressées.