Une nouvelle génération de batteries domestiques, plus sûres et plus respectueuses de l’environnement, pourrait bientôt voir le jour grâce aux recherches menées par l’Institut Fraunhofer. L’objectif : concevoir une cellule de stockage d’énergie performante, entièrement dépourvue de substances toxiques, et potentiellement commercialisée d’ici fin 2028.
Les installations photovoltaïques couplées à des systèmes de stockage d’énergie sont de plus en plus courantes dans les foyers. Actuellement, la plupart de ces composants sont fabriqués en Asie. Cependant, l’équipe du Centre de production numérisée de cellules de batterie (ZDB) du Fraunhofer IPA, avec le soutien de Varta Microbattery, ambitionne de changer la donne en développant une alternative durable et compétitive.
Les chercheurs visent une densité énergétique supérieure à celle des batteries lithium fer phosphate traditionnelles, tout en éliminant complètement les matériaux considérés comme toxiques ou cancérigènes. Jusqu’à présent, le nickel et le cobalt sont fréquemment utilisés dans la fabrication des électrodes. « Ces matériaux nécessitent de nombreuses technologies de sécurité et des mesures de protection complexes lors de la production des cellules », explique Johannes Wanner, responsable du secteur d’activité des systèmes de batteries chez Fraunhofer IPA. « S’ils sont éliminés, la production deviendra inévitablement moins chère. »
L’équipe de Wanner s’oriente donc vers une cathode sans fluor, sans cobalt et sans nickel, notamment une cathode au phosphate de fer et de manganèse au lithium (LMFP), associée à une anode de grande capacité. Pour garantir la durabilité de la batterie, le fluor sera également banni de l’électrolyte et du liant, rendant ainsi la cellule totalement exempte de fluor. Cette suppression améliore également la sécurité, car elle empêche la formation d’acide fluorhydrique.
La production de cellules de batterie génère actuellement jusqu’à 30 % de déchets lors du remplacement des matériaux des bobines d’électrodes, un coût important et un problème environnemental. Pour réduire ces pertes, les chercheurs explorent une technique appelée délaminage, qui permettrait de retirer et de remplacer les revêtements d’électrodes défectueux. De plus, l’élimination du polyfluorure de vinylidène (PVDF), un liant fluoré classé PFAS, faciliterait le recyclage des matériaux et augmenterait le taux de réutilisation.
Le ZDB dispose déjà d’une ligne de production entièrement connectée pour les cellules de batterie cylindriques. Cette infrastructure sera utilisée pour développer et produire la nouvelle cellule ronde à haute énergie. La commercialisation de cette batterie durable est prévue pour fin 2028.