État d'avancement du projet américain Battery500 en 2026

Le département américain de l'Énergie avait précédemment proposé le projet Battery500 dans le but d'atteindre une densité énergétique de batterie de 500 Wh/kg.

Lancée en octobre 2021, cette initiative quinquennale de 75 millions de dollars vise à développer des batteries au lithium-métal avec une énergie spécifique de 500 Wh/kg, soit près du triple de la densité énergétique des batteries actuelles des véhicules électriques (170 à 200 Wh/kg).

Piloté par le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL), le consortium réunit des chercheurs de laboratoires nationaux et d'universités de renom. Le projet a bénéficié d'un financement de 15 millions de dollars pour l'exercice 2025, et 14 millions de dollars supplémentaires sont prévus pour 2026 afin d'en assurer le suivi jusqu'à son achèvement.

L’objectif est de développer des batteries de nouvelle génération à haute énergie et à faible coût pour les véhicules électriques, avec la conception, la fabrication et la validation de cellules à poche atteignant 500 Wh/kg, étendues à une capacité de 5 à 10 Ah et une durée de vie de 1 000 cycles.

Aujourd'hui, nous partageons la présentation PowerPoint sur l'avancement du projet Battery500 pour 2026.

Les étapes clés actuelles sont les suivantes : la batterie Li-S de 300 Wh/kg devrait atteindre 200 cycles (d’ici septembre 2026), celle de 500 Wh/kg devrait dépasser les 250 cycles et celle de la cellule pouch de 450 Wh/kg devrait dépasser les 300 cycles. Toutes ces étapes sont en bonne voie et progressent comme prévu.

La stratégie principale comprend : la réalisation de percées fondamentales dans les matériaux d'électrodes à haute énergie, l'intégration rapide de la R&D des matériaux aux cellules de batterie à grande échelle, l'exploitation des ressources du DOE pour élucider les mécanismes de dégradation et le renforcement de la collaboration multidisciplinaire ainsi que des partenariats industrie-université-recherche.

La feuille de route technique englobe les cathodes à haute capacité, les nouvelles cathodes au soufre, les nouveaux électrolytes, les interfaces stables, la fabrication d'électrodes à charge élevée, la stabilisation de l'anode au lithium, ainsi que la mise à l'échelle et la validation de la chaîne complète, des matériaux aux cellules souples.

La feuille de route Battery500 établie en 2016 est parfaitement cohérente avec les résultats obtenus en 2026, et la recherche sur les batteries à haute énergie spécifique a strictement suivi cette feuille de route depuis sa création.

Les procédés de fabrication et les performances des batteries à haute énergie ont connu des améliorations constantes. Des stratégies telles que la modification par le niobium ont permis d'accroître la stabilité des cathodes NMC à haute teneur en nickel. Cependant, lorsque ces cathodes sont associées à des anodes en lithium métal, l'impédance interfaciale est supérieure à celle obtenue avec des anodes en graphite, ce qui est attribué à la diaphonie entre les électrodes positive et négative.

Les électrolytes localisés à haute concentration et les électrolytes polymères développés ont établi des records en matière d'efficacité coulombique et de durée de vie cyclique, et sont devenus des références tant dans le monde universitaire que dans l'industrie.

Le système de polyacrylonitrile sulfuré (SPAN) à faible coût a démontré son potentiel en tant qu'alternative aux systèmes lithium-ion conventionnels, avec des améliorations continues de la capacité de la cathode, de l'utilisation du soufre, des niveaux de charge et de la suppression de la formation de dendrites de lithium.

Battery500 a mis en place une vision globale, une feuille de route, des principes de conception et des protocoles de test. Grâce à des avancées majeures dans le domaine des électrolytes et des matériaux d'électrode, l'entreprise a réussi à faire progresser de manière constante l'énergie des piles à sachets, la faisant passer de 350 Wh/kg à plus de 500 Wh/kg.