NEC dévoile des batteries Li-ion plus denses et plus légères

NEC Corporation a annoncé récemment avoir développé un prototype de batterie lithium-ion, comprenant des cathodes en manganèse aux propriétés très prometteuses.

Ces nouveaux développements devraient à terme participer à l’augmentation de l’autonomie des véhicules électriques tout en allégeant le poids des batteries.

NEC développe et produit actuellement des batteries lithium-ion constituées de cathodes à base de manganèse, une ressource peu coûteuse et abondante. Cette technologie est déjà utilisée par les batteries à grande capacité de stockage, aussi bien à destination des véhicules électriques que des maisons résidentielles.

Toutefois, l’amélioration de la densité énergétique de la batterie constitue un défi pour NEC et fait l’objet d’un développement particulier. Pour résoudre ce problème, NEC a introduit un voltage supérieur et a réalisé des progrès dans l’élaboration d’une solution électrolytique qui supprime la décomposition oxydative générée sur la surface des cathodes lors d’une tension plus élevée.

Cette nouvelle cathode associée à la solution électrolytique améliore la densité énergétique de la batterie d’environ 30%, augmente sa capacité et réduit son poids, tout en maintenant un haut niveau de sécurité. "Ces développements peuvent contribuer à accroître l’autonomie des véhicules électriques, ce qui permet à la fois de produire des supports de stockage assez légers et de simplifier les systèmes de gestion de batteries en diminuant le nombre de cellules", a déclaré Hidenori Shimawaki, directeur général des laboratoires de Smart Energy Research de NEC. "Par ailleurs, ces nouvelles batteries fournissent un entrainement à haut voltage et une durée de vie aussi longue que les batteries conventionnelles 4V au lithium-ion."

Les principales caractéristiques des batteries développées sont les suivantes :

Les nouvelles batteries sont en mesure de réaliser des opérations à haut voltage en raison de l’utilisation du nickel en remplacement d’un matériau structuré existant de type spinelle à base de cathodes de manganèse, qui présentent un niveau élevé de sécurité pendant la période de recharge. L’utilisation de ces cathodes et anodes en graphite permettent une augmentation du voltage de la batterie, passant de 3,8V à 4,5V. En conséquence, la densité énergétique a augmenté d’environ 30%, passant de 150Wh/kg à 200Wh/kg. Ce dispositif accroît l’énergie stockée d’environ 30% par rapport aux batteries existantes de même poids. Sinon, ces nouvelles batteries sont environ 30% plus légères par rapport à celles existantes avec la même énergie stockée.

Le solvant qui compose la solution électrolytique a été modifié à partir d’un solvant des plus classiques à base de carbonate, un solvant fluoré très résistant à l’oxydation.

Ces batteries conservent environ 80% de leur capacité initiale après avoir subi des tests (500 charges et décharges) dans des conditions où la température ambiante était en dessous des 20°C. Elles conservent environ 60% de leur capacité lorsque la température dépasse les 45°C. En outre, les batteries ont démontré une durée de vie équivalente à celle des batteries conventionnelles de 4V.

La mise en application de ces batteries a également démontré l’inexistence de formation de gaz dans les cellules et une réduction significative du taux de gonflement de la batterie à seulement 10% après des tests de cycle effectués en laboratoire en température ambiante.