Les batteries lithium-ion ont tout transformé, de l’électronique grand public à véhicules électriques et le stockage d’énergie. Mais pour alimenter la prochaine vague technologique – des avions aux smartphones – ils doivent devenir plus denses.
Une option consiste à remplacer les anodes en graphite par des anodes en silicium. Anodes en silicium peut stocker 10 fois plus d’ions lithium que le graphite et prend beaucoup moins de place. Cela signifie des batteries plus efficaces qui durent plus longtemps.
Néerlandais démarrer LeydenJar vante les avantages depuis des années. L’entreprise a mis en sac un financement conséquent de 100 millions d’euros à ce jour – un vote de confiance des investisseurs dans ses anodes en silicium pur très fines. Et aujourd’hui, l’entreprise a annoncé le site de sa première usine, dont l’ouverture est prévue en 2026.
Silicon Valley des Pays-Bas
L’établissement, à Strijp-T à Eindhoven, aux Pays-Bas, devrait produire 70 MWh d’anodes, soit suffisamment pour 4 millions de batteries de smartphones. D’autres applications incluent les batteries haute densité dans dronesles appareils portables et les ordinateurs portables.
Parfois appelée la Silicon Valley des Pays-Bas, la « synergie » d’Eindhoven entre les universités, les instituts de recherche et les entreprises industrielles constitue le terrain idéal pour se développer, a déclaré Chris Rood, PDG de LeydenJar.
L’usine, baptisée PlantOne, se concentrera dans un premier temps sur le marché de l’électronique grand public, avec des plans pour s’étendre aux véhicules électriques « à l’avenir ». L’installation devrait employer 100 personnes à temps plein une fois opérationnelle.
Bien que l’entreprise n’ait divulgué aucun de ses clients, son développeur commercial Tim Aanhane a déclaré à TNW qu’elle était travaillant avec certaines des 10 plus grandes sociétés d’électronique grand public.
« Nous leur envoyons des échantillons A pour évaluer notre technologie et notre potentiel. Une fois cette phase terminée, nous commençons à qualifier notre matériel pour l’introduire dans les gammes de produits », a-t-il déclaré.
LeydenJar affirme que les batteries équipées de ses anodes pourraient charger un téléphone à 80 % en moins de sept minutes. Et cette technologie pourrait rendre les batteries d’ordinateurs portables 40 % plus petites, permettant ainsi des conceptions plus fines. Dans le cas des drones, la portée pourrait presque doubler.
L’entreprise prévoit de construire une deuxième usine à grande échelle, PlantTwo, en 2028.
Sauce silicone secrète
Le silicium était en fait utilisé pour fabriquer des anodes avant le graphite. Mais les défis techniques ont largement limité les anodes en silicium aux limites du laboratoire. Le problème est que le silicium gonfle et se brise facilement lorsqu’il est chargé, ce qui réduit la durée de vie des batteries dans lesquelles il est utilisé et les rend même potentiellement dangereuses.
LeydenJar a résolu ce problème en faire croître de minuscules colonnes de silicium, de plusieurs micromètres d’épaisseur, sur une feuille de cuivre. Contrairement à une feuille solide de silicium, les espaces entre ces colonnes permettent un gonflement au sein du matériau lui-même, ce qui l’empêche d’impacter la cellule dans son ensemble.
Les colonnes en forme d’éponge sont poreuses et flexibles et conduisent à une zone de chargement d’anode élevée, ce qui signifie plus d’endroits où les électrons peuvent s’accrocher. Cela se traduit par une densité énergétique allant jusqu’à 1 350 Wh/l ou 390 Wh/kg. Cela représente jusqu’à 70 % de stockage d’énergie en plus qu’une anode en graphite équivalente.
Selon LeydenJar, son procédé breveté, un type de dépôt en phase vapeur par plasma, utilise 85% d’énergie en moins que les méthodes existantes, ce qui la rend potentiellement plus respectueuse de l’environnement.
De plus, les couches d’anodes ultra-fines, associées au faible coût du silicium, pourraient rendre les anodes moins chères à produire à grande échelle, affirme la startup.
Cette technologie pourrait même contribuer à réduire la dépendance de l’Europe à l’égard des importations étrangères.
L’UE dans la course à la souveraineté technologique
Des semi-conducteurs aux véhicules électriques, l’Union européenne cherche à accélérer la production de technologies essentielles à la transition verte. Mais il ne s’agit pas simplement d’en construire davantage ; elle souhaite également utiliser des fabricants, des fournisseurs et des matières premières locaux autant que possible.
C’est plus facile à dire qu’à faire. Parmi tous les progrès technologiques majeurs réalisés ces dernières années, la majorité est venue d’Asie et des États-Unis. Si l’Europe veut suivre le rythme, elle doit trouver une technologie géniale, rapidement, ou se retrouver laissé pour compte.
Les géants de la technologie comme ASML fondent égalementd à Eindhoven, offrez une lueur d’espoir. L’entreprise fabrique les machines de lithographie sur lesquelles s’appuient tous les grands fabricants de puces, de Taiwan au Texas. Un autre exemple est Arm, basé au Royaume-Uni, dont architectures de puces peut être trouvé dans presque tous les smartphones du monde.
Pour LeydenJar, l’un des plus grands avantages est que contrairement au graphite, dont la majorité provient de Chine, le silicium est disponible en abondance dans le monde entier, y compris en Europe.
Bien que la startup soit encore une petite frite comparée aux géants des batteries chinois ou japonais, Aanhane affirme que l’ouverture de sa première usine est une « étape importante » pour soutenir « le développement européen des batteries et des matériaux ».
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