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Enpower Greentech réalise une percée dans les batteries cylindriques
Enpower Greentech Inc. (développeur mondial de batteries à l’état solide basé aux États-Unis, avec des activités au Japon et en Chine) a développé avec succès une batterie cylindrique de 4095 mAh, offrant des densités énergétiques parmi les plus élevées du secteur, à savoir 389 Wh/kg et 888 Wh/L. Cette avancée établit un nouveau record de densité énergétique dans la catégorie des batteries cylindriques rechargeables 18650. La version d’Enpower, au moins 20 % plus légère et dotée d’une énergie au moins 15 % supérieure à celles actuellement sur le marché, ouvrira la voie à des appareils électroniques plus légers et plus économes en énergie, notamment les drones, les aéronefs électriques et les voitures électriques.
La batterie cylindrique 18650 (désignant une taille de batterie de 18 mm de diamètre et de 65 mm de hauteur) constitue une norme du secteur pour les cellules de batteries lithium-ion. Elle a été inventée et industrialisée par SONY en 1991, où elle était largement utilisée dans l’électronique portable. En 2008, la première voiture de sport tout électrique de Tesla (le « Roadster ») a été lancée avec des batteries cylindriques 18650 produites par Panasonic. Ce fut le premier déploiement des batteries cylindriques 18650 dans l’industrie du véhicule électrique. En septembre 2020, Tesla a annoncé la grande batterie cylindrique 4680 lors de son événement « Battery Day », lançant une nouvelle vague de développement de la technologie des batteries cylindriques dans l’industrie du véhicule électrique.
Bien que la batterie lithium-ion 18650 de SONY ait été un produit révolutionnaire, sa capacité était limitée à 900 mAh (comme le montre la Figure 1A). Au cours des 30 dernières années, la capacité a augmenté progressivement, année après année, Panasonic ayant lancé la batterie 18650 de 3450 mAh en 2015. Depuis lors, la capacité de la batterie 18650 a stagné, tandis que les acteurs coréens et chinois rattrapaient leur retard en lançant des batteries cylindriques 18650 de 3500 mAh. En 2021, la start-up américaine NanoGraf a annoncé sa propre batterie 18650 d’une capacité atteignant 3800 mAh (3,8 Ah) grâce à une anode à base de silicium. En octobre de cette année, NanoGraf a en outre annoncé une capacité accrue de 4000 mAh (4,0 Ah). En revanche, la plupart des développements des batteries de nouvelle génération (y compris les batteries lithium-métal et à l’état solide) se sont concentrés sur le format des cellules pouch. Ces dernières années, à l’inverse, très peu de travaux ont été menés sur les batteries cylindriques.
Au cours des trois dernières années, Enpower Greentech a développé avec succès des cellules pouch lithium-métal aux densités énergétiques record. Sa batterie cylindrique 18650 record met à profit ses technologies propriétaires d’anode lithium-métal dans les batteries cylindriques. Cela augmente la tension (nominale) de la batterie 18650 de 100 à 200 mV, portant la capacité de la batterie à 4095 mAh (comme le montre la Figure 2) et réduisant son poids de près de 20 %, par rapport aux produits 18650 haute capacité utilisant des anodes à base de silicium. Il en résulte une amélioration significative de la densité énergétique gravimétrique de la cellule 18650 d’Enpower (Figure 1B). De plus, comme le montre le Tableau 1 (EGI LMB18650-4.1Ah), de nouveaux jalons ont également été atteints en matière de capacité de cellule, de tension (nominale) et de densité énergétique volumétrique pour les batteries 18650.
Tableau 1 Performances des batteries 18650 :
| Capacité | Tension (V) | Poids (g) | Densité | Densité énergétique |
|---|---|---|---|---|---|
Panasonic2) (NCR18650GA) | 3450 | 3.6 | 48 | 259 | 708 |
Samsung SDI2) (INR18650-35E) | 3450 | 3.6 | 50 | 248 | 708 |
LG Chem2) (INR18650MJI) | 3500 | 3.6 | 48 | 263 | 719 |
NanoGraf3) (18650-2021) | 3800 | N/A | N/A | N/A | 800 |
NanoGraf 3) (18650-2022) | 4000 | N/A | N/A | N/A | 810 |
Enpower Greentech (LMB18650-4.1Ah) | 4095 | 3.8 | 40 | 389 | 888 |
Parmi les batteries de nouvelle génération utilisant soit des anodes riches en silicium, soit une anode lithium-métal, la plupart présentent un problème de gonflement de la cellule pendant la charge et la décharge. Pour garantir des performances optimales, elles nécessitent l’application d’une pression externe. La cellule 18650 d’Enpower démontre l’avantage de la structure cylindrique de la cellule, grâce à laquelle la batterie peut offrir des performances de cyclage stables sans application de pression externe.
La batterie lithium-métal (LMB) cylindrique 18650 développée par Enpower Greentech fait actuellement l’objet d’essais pilotes. L’entreprise recherche des collaborateurs dans des applications de batteries diversifiées, y compris les constructeurs OEM de véhicules électriques, afin de parvenir à une commercialisation par le biais de partenariats. L’entreprise prévoit de tirer parti de cette technologie de rupture pour développer une densité énergétique ultra-élevée dans les batteries cylindriques 2170 et 4680. L’entreprise s’attend à atteindre une capacité de batterie de 32 Ah et une densité énergétique de 400 Wh/kg dans sa cellule cylindrique 4680. (La capacité actuelle de la batterie 4680 de Tesla est d’environ 27,5 Ah, et sa densité énergétique d’environ 300 Wh/kg) 4).
Annexe：
Références :
1) Le volume des cellules 18650 utilisé pour le calcul en Wh/L est de 0,01753 L (D : 18,5 x H : 65,25 mm).
3) https://electrek.co/2022/10/20/nanograf-battery/
4) https://insideevs.com/news/598656/tesla-4680-battery-cell-specs/amp/
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