Améliorer les batteries de véhicules électriques, de la conception à la fabrication

En effet, tout au long de la chaîne de valeur, l’industrie automobile utilise des systèmes d’automatisation, des technologies de pointe et des processus de fabrication innovants parmi les plus avancés au monde. Cette sophistication est le fruit d’investissements considérables en temps, en ressources et en argent. En outre, la chaîne d’approvisionnement automobile est l’une des plus complexes au monde car elle doit fournir 20 000 pièces* pour un même véhicule et implique des milliers de fournisseurs. Les nouveaux matériaux nécessaires à la création de véhicules électriques innovants amplifient encore ces changements. De plus, les processus de production doivent être entièrement repensés car de nombreux processus actuels employés pour les moteurs à combustion interne ne sont pas transposables à la fabrication de véhicules électriques.

Tout cela constitue une combinaison puissante qui accroît l’ampleur des changements et des défis dans le domaine des véhicules électriques. La solution à ces problèmes se trouve directement au cœur du véhicule électrique : la batterie. Voyons ce que cela implique pour les batteries des véhicules électriques, le composant qui a un impact considérable sur les performances globales de ces véhicules.

En fin de compte, le succès de l’adoption des véhicules électriques par le grand public est lié à la résolution des problèmes de conception, de production et de performances des batteries. Par rapport à leurs homologues à moteur à combustion interne, les véhicules électriques doivent progresser davantage dans les quatre domaines clés suivants afin d’être plus largement acceptés. Chaque facteur étant interdépendant des autres, leur résolution et l’optimisation des performances des batteries des véhicules électriques est un exercice itératif et multidimensionnel qui doit prendre en compte toutes les questions simultanément. C’est pourquoi les matériaux avancés sont idéaux : ils utilisent des formulations personnalisées hautement sophistiquées qui peuvent résoudre plusieurs problèmes simultanément.

En quoi les batteries sont-elles si importantes pour relever ce défi ?
Les batteries représentent près de 50 % du coût total des véhicules électriques. Ainsi, la batterie est un levier important pour réduire les coûts et rendre les véhicules électriques plus abordables.

Comment les matériaux avancés peuvent-ils contribuer à relever ce défi ?
La réduction des coûts est directement liée aux matériaux et au processus de fabrication des batteries de véhicules électriques. Les matériaux avancés, adaptés aux besoins spécifiques de chaque fabricant, peuvent contribuer à catalyser la baisse des coûts dans deux domaines : l’amélioration des matériaux et l’augmentation de la vitesse et de l’efficacité de la fabrication.

Exemple
Afin d’accroître l’efficacité d’un fabricant de batteries, Henkel a remplacé un processus de production d’aérosols de prévention de la propagation thermique (TPP) existant. La méthode a été modifiée, passant d’une pulvérisation en aérosol à un processus d’application à jet plat, ce qui a permis d’éliminer le gaspillage dû à une pulvérisation excessive de 100 %. Cela a permis d’économiser 180 000 kg de matériaux par an, d’améliorer l’efficacité de la production et de réduire l’impact des déchets sur l’environnement, tout en favorisant un fonctionnement plus sûr des batteries de véhicules électriques.

En quoi les batteries sont-elles si importantes pour relever ce défi ?
Les taux de charge peuvent être améliorés grâce à une meilleure conception des batteries et à l’utilisation de nouveaux matériaux pour augmenter les performances.

Comment les matériaux avancés peuvent-ils contribuer à relever ce défi ?
Les matériaux avancés sont essentiels pour permettre des conceptions de batteries innovantes capables de fournir des capacités de charge plus rapides.

Exemple
Le revêtement conducteur des électrodes des batteries de véhicules électriques permet de réduire la résistance électrique interne et d’améliorer l’adhérence du matériau actif à la cathode. Ces facteurs contribuent à améliorer les performances de charge des cellules de batteries et peuvent être appliqués dans des environnements de production à grande vitesse.

En quoi les batteries sont-elles si importantes pour relever ce défi ?
Représentant un tiers du poids total d’un véhicule électrique, les batteries sont la partie la plus lourde de ces véhicules. Plus le véhicule est lourd, moins l’autonomie est élevée, et le corollaire est vrai : les véhicules plus légers affichent une autonomie supérieure.

Comment les matériaux avancés peuvent-ils contribuer à relever ce défi ?
Les matériaux avancés sont capables de réduire le poids sans compromettre la sécurité. Par exemple, des joints chimiques peuvent remplacer les fermetures matérielles lourdes.

Exemple
Des formulations chimiques sur mesure, telles que les joints, les adhésifs et les solutions d’étanchéité, peuvent remplacer les options de fermeture mécanique plus lourdes sur les batteries de véhicules électriques. Ces matériaux améliorent l’autonomie en atténuant la dégradation des performances ou la défaillance de la batterie en empêchant l’humidité et la poussière de pénétrer dans le bloc-batterie. Ces matériaux avancés améliorent également l’automatisation de la fabrication, ce qui se traduit par une production plus précise et plus rentable.

En quoi les batteries sont-elles si importantes pour relever ce défi ?
Les batteries Li-ion utilisent une réaction chimique qui génère de la chaleur. L’emballement thermique doit être évité pour garantir un fonctionnement sûr.

Comment les matériaux avancés peuvent-ils contribuer à relever ce défi ?
Les matériaux avancés sont formulés pour optimiser la sécurité.

Exemple
En plus de l’exemple de TPP ci-dessus, les mousses peuvent être distribuées automatiquement avec une grande efficacité pour remplir les batteries et augmenter leurs propriétés ignifuges. En bloquant le transfert de chaleur d’une cellule à l’autre, les blocs de mousse rigide contribuent à prévenir une réaction thermique en chaîne.

Au cœur des véhicules électriques, les batteries sont essentielles pour aider à résoudre des problèmes multiples et interdépendants, alors que les constructeurs passent des véhicules à moteur à combustion interne aux véhicules électriques. Des matériaux avancés sur mesure peuvent répondre à ces besoins complexes d’une manière équilibrée et à plusieurs niveaux afin de rendre les batteries et leur processus de fabrication plus efficaces, plus sûrs et meilleurs pour les consommateurs. En bref, de meilleures batteries font de meilleurs véhicules électriques.

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