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Le CEA met le turbo dans les batteries au lithium

L’organisme public renforce ses recherches sur les batteries pour véhicules électriques. Objectif : aboutir en 2015 à une technologie de batteries au lithium 100 % française, prête à être industrialisée.
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Le CEA met le turbo dans les batteries au lithium
Salle de production de batteries au lithium sur la plate-forme Steeve du CEA

La batterie est le nerf de la guerre du véhicule électronique. Le CEA, qui mène des recherches sur le sujet depuis les années 2000, l’a bien compris. Depuis un an, il accélère ses travaux en renforçant sa plate-forme STEEVE (Stockage d’Energie Electrochimique pour Véhicules Electriques) à Grenoble (38).

Unique en Europe, cette plate-forme de recherche et de fabrication pilote a été inaugurée en octobre 2009. Objectif : favoriser l’émergence en France d’une filière de batteries pour véhicules électriques. D’abord limitée à un bâtiment de 250 m², elle bénéficie aujourd’hui d’une première extension de 400 m² (opérationnelle depuis juillet 2010) et bientôt d’une seconde extension de 300 m² (prévue au début 2011).

L’effectif, qui atteint aujourd’hui 150 personnes, devrait suivre cette montée en puissance. L’investissement s’élève à 30 millions d’euros, financé à plus de 50 % par le CEA. A terme, les chercheurs français maitriseront toute la chaine, depuis la synthèse des matériaux nanostructurés nécessaires aux électrodes jusqu’à l’assemblage de packs destinés à être intégrés dans les voitures.

Plusieurs technologies en lice

Aujourd’hui, le CEA dispose d’une première génération de batterie au lithium prête à l’industrialisation. « Alors que les Asiatiques privilégient la densité d’énergie en utilisant pour l’électrode positive des composés à base de cobalt ou de manganèse, nous avons choisi de sacrifier les performances énergétiques au profit de la sécurité et des coûts en développant une filière à base de phosphate de fer », explique Florence Mattera, responsable du département de recherche sur les batteries pour les transports, au CEA.

« Cette technologie offre l’avantage d’améliorer la sécurité tout en baissant les coûts. Le phosphate de fer est en effet plus stable thermiquement que le cobalt ou le manganèse. Il présente donc moins de risque d’emballement et de réaction exothermique, ce qui a une incidence sur le coût du système de gestion électronique des batteries ».

Les performances énergétiques semblent honorables, puisque la densité massique d’énergie obtenue atteindrait 130 à 140 Wh/kg, contre 150 à 200 Wh/kg pour les technologies utilisant le cobalt ou le manganèse. Mais Florence Mattera vise 300 Wh/kg en 2015 pour une deuxième génération de batteries au lithium en remplaçant notamment, pour l’électrode négative, le graphite pur par un mélange de silicium et de carbone.

Les chercheurs du CEA ne comptent s’en arrêter là. Ils explorent déjà la troisième génération de batteries basée sur le lithium-air. Les travaux se situent encore au stade amont. Cette génération promet un gain de 30 % des performances énergétiques. Mais selon Florence Mattera, elle n’entrera pas en production avant 2020 ou 2025.

Ridha Loukil

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