La société japonaise Asahi Kasei a annoncé le développement d’une nouvelle technologie de pré-lithiation pour les batteries lithium-ion haute tension équipées d’électrodes négatives à base de silicium. Cette technologie vise à réduire la perte permanente de capacité qui se produit généralement au cours du premier cycle de charge et de décharge, tout en augmentant la densité énergétique et en diminuant le coût des batteries riches en silicium.
La méthode repose sur l’utilisation de carbonate de lithium comme source supplémentaire de lithium. Ce matériau est relativement peu coûteux et son utilisation est déjà établie dans l’industrie des batteries lithium-ion, mais son emploi pour la pré-lithiation était difficile, car sa tension de décomposition est nettement supérieure à la plage de fonctionnement nominale habituelle des cellules de batterie.
Comment la technologie fonctionne-t-elle ?
Asahi Kasei utilise des additifs spéciaux dans l’électrolyte afin de favoriser la décomposition du carbonate de lithium aux tensions de cellule habituelles des batteries lithium-ion standard. Le carbonate de lithium est ajouté préalablement à l’électrode positive en tant que source sacrificielle de lithium, puis se décompose au cours de la charge initiale pour fournir du lithium à la cellule.
L’importance de cette étape réside dans le traitement d’un problème bien connu des électrodes négatives en silicium : celles-ci perdent une part importante de leur capacité de manière irréversible lors de la première charge. La compensation de cette perte nécessite généralement l’utilisation de quantités plus importantes de matière active dans l’électrode positive, ce qui accroît la consommation de matériaux et les coûts.
Résultats des essais et possibilités de fabrication
Lors d’essais internes réalisés sur une cellule de type NMC, c’est-à-dire composée de nickel, de manganèse et de cobalt, contenant une électrode négative composée de 90 % de graphite et de 10 % d’oxyde de silicium, la technologie a enregistré une augmentation de 10 % de la densité énergétique. L’entreprise a également déclaré avoir amélioré la durée de vie en cycles de charge et de décharge tout en réduisant le coût par watt-heure.
Selon le document, la technologie ne nécessite pas de modifications majeures des lignes actuelles de fabrication des batteries et devrait également être applicable à un large éventail de systèmes de matériaux pour électrodes positives et négatives. Cette caractéristique rend le développement pertinent pour les fabricants de batteries qui cherchent à intégrer progressivement le silicium dans les électrodes négatives sans reconstruire entièrement leurs lignes de production.
Qu’est-ce qui change concrètement ?
Si les résultats sont confirmés par des évaluations indépendantes et à l’échelle de la production, la technologie pourrait contribuer à augmenter l’énergie stockée dans la cellule et à réduire la quantité de matériaux positifs nécessaires pour compenser la perte initiale. Toutefois, Asahi Kasei n’a pas annoncé le lancement d’un produit commercial final ; elle a indiqué qu’elle travaillerait avec des clients du monde entier afin de mener des évaluations de preuve de concept (PoC) et d’étudier les applications pratiques.
L’entreprise prévoit d’octroyer la technologie sous licence et de proposer des cadres de collaboration flexibles, progressant en fonction de l’étape de développement de chaque client. Cette initiative s’inscrit dans le cadre de l’initiative Technology-value Business Creation (TBC) de son plan de gestion à moyen terme, qui vise à transformer des actifs incorporels, tels que les brevets, l’expertise, les données et les algorithmes, en valeur au moyen de différents modèles, dont l’octroi de licences.
Asahi Kasei vise la conclusion d’au moins 10 nouveaux accords de licence au cours de l’exercice financier 2025–2027, avec une contribution cumulative aux bénéfices de 10 milliards de yens ou plus d’ici environ 2030.