Batteries

Concevoir les batteries nécessaires à l’électrification des mobilités

L’électrification des mobilités repose sur la capacité à stocker l’électricité à bord des véhicules et à la restituer selon leurs besoins. Les batteries jouent ainsi un rôle central dans la chaîne de traction des véhicules électriques, hybrides rechargeables et hybrides.

Leur développement constitue également un enjeu industriel et de souveraineté. Il mobilise des matériaux stratégiques, de nouvelles capacités de production et des compétences couvrant toute la chaîne de valeur, de la fabrication des composants au recyclage.

Répondre à ces enjeux suppose de relier les différentes échelles de la batterie : propriétés des matériaux, fonctionnement de la cellule, intégration en module et en pack, comportement dans le véhicule et évolution au cours de l’usage.

En quelques chiffres :

• Environ 40 % de la valeur d’une batterie est concentrée dans sa cathode — IFPEN
• 100 à 120 GWh de capacités de production sont visés en France à l’horizon 2030 — ministère de l’Économie, lancement de France Batterie, 2026.
• Plus de 3 milliards d’euros d’investissements publics depuis 2019 soutiennent la chaîne de valeur française, de l’approvisionnement au recyclage — ministère de l’Économie, 2026.

Développer des batteries adaptées aux usages

Il n’existe pas une batterie répondant de manière optimale à tous les besoins. Les choix diffèrent selon le véhicule, les performances attendues et les conditions d’utilisation.

Le développement des batteries suppose donc d’adapter les technologies aux usages tout en anticipant les contraintes de sécurité, de ressources et de production industrielle.

Défis :

• améliorer les performances et la durée de vie selon les usages 
• réduire le recours aux matériaux critiques par de nouvelles compositions et le recyclage 
• maîtriser la sécurité de la cellule au pack 
• industrialiser de nouveaux matériaux et composants avec des procédés reproductibles 
• préparer la seconde vie et le recyclage dès la conception 
• diagnostiquer l’état réel des batteries pour faciliter leur réemploi, leur reconditionnement ou leur recyclage
   

Fort de ses compétences en science des matériaux, en génie des procédés, en expérimentation et en modélisation, IFPEN développe des matériaux et des procédés de fabrication pour les batteries actuelles et futures. Il caractérise le comportement des cellules, des modules et des packs afin d’en améliorer les performances, la durée de vie et la sécurité.

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Des impacts concrets pour la conception et la filière batterie

Industrie — mieux prévoir le comportement des batteries

• Moins de 3 % d’erreur quadratique moyenne obtenue par les modèles d’intelligence artificielle développés pour prévoir la perte de capacité, soit une précision environ deux fois supérieure à celle des approches classiques comparées 
• Campagnes de vieillissement mutualisées dans COMUTES² pour améliorer les modèles à partir de données expérimentales partagées 
• Essais adaptés aux cellules de grand format pour accompagner l’évolution des technologies et des architectures de packs

Découvrir les résultats obtenus pour la prédiction du vieillissement

Comprendre les recherches sur la sécurité des batteries

Ressources et circularité — préparer des batteries moins dépendantes des métaux critiques

• Nouvelles compositions et nouveaux matériaux étudiés pour diversifier les technologies de batteries
• Vieillissement mieux anticipé pour adapter les conditions d’utilisation et évaluer le potentiel de seconde vie
• diagnostic de l’état de santé pour orienter les batteries vers le réemploi, le reconditionnement ou le recyclage
• Procédés de recyclage et de resynthèse développés pour réintroduire les métaux récupérés dans de nouveaux matériaux actifs 

Filière — préparer le passage à l’échelle

• Modèles de batteries transférés aux industriels par l’intermédiaire de la librairie Electric Storage de Simcenter Amesim™
• 28 000 tonnes par an de matériaux actifs de cathode NMC visées par MACARON, projet industriel porté par Axens à Saint-Saulve

• Développement d’électrolytes solides à base de sulfures en vue d’une commercialisation annoncée à l’horizon 2030 par Argylium, créée par Syensqo et Axens avec l’appui scientifique d’IFPEN.

Comprendre le projet industriel MACARON

Découvrir la création d’Argylium