PowerCo SE, filiale du groupe Volkswagen sise à Salzgitter, en Basse-Saxe (Allemagne), prévoit d’introduire dans ses usines d’Europe et d’Amérique du Nord un tout nouveau procédé de production des cellules de batteries. Cette technologie innovante, dite « de revêtement à sec », augmentera considérablement l’efficacité et la durabilité de la production à grande échelle. PowerCo SE entend industrialiser le procédé, qui permettra de réduire la consommation énergétique d’environ 30 %, comme l’ont démontré des tests en interne. La filiale en poursuivra le développement et l’industrialisation en collaboration avec l’entreprise allemande Koenig & Bauer AG, spécialisée dans les machines à imprimer.

Thomas Schmall, Membre du Directoire de Volkswagen AG chargé de la Technologie et Président du Conseil de surveillance de PowerCo SE, a déclaré : « Les technologies telles que le revêtement à sec mettent en lumière les prouesses technologiques de PowerCo. Nous avons à disposition le savoir-faire et les experts dont nous avons besoin pour progresser dans le domaine de la production de cellules et assurer à nos clients des tarifs avantageux. Notre objectif est de mettre en place une production industrielle de batteries à la fois durables et abordables. »

Pour atteindre cet objectif, PowerCo et Koenig & Bauer ont signé un accord de développement conjoint. Ensemble, les deux entités concevront une presse à rouleaux destinée à l’application d’un revêtement sous forme de poudre sur les électrodes, et ce à une échelle industrielle. Ce procédé à sec permet de fabriquer des électrodes sans revêtement humide, et donc d’éliminer l’étape de séchage particulièrement coûteuse. La phase de production plus gourmande en énergie et le recours à des solvants chimiques, deviennent ainsi caduques. PowerCo se consacre d’ores et déjà à tester et optimiser cette technologie sur une ligne pilote dans l’un de ses laboratoires du nord de l’Allemagne. Koenig & Bauer, spécialiste de l’impression, aura pour mission de concevoir une machine de revêtement en poudre industrielle.

Selon les estimations de PowerCo, cette nouvelle technologie pourrait permettre d’économiser 30 % d’énergie, 15 % de l’espace de production nécessaire, et par conséquent plusieurs centaines de millions d’euros par an. Frank Blome, CEO de PowerCo SE, est confiant : « Le revêtement à sec est à la production ce que les cellules à l’état solide sont au produit : une révolution. Si nous parvenons à l’appliquer à une production en série, ce procédé nous permet de nous assurer une position unique sur le marché et constitue un avantage concurrentiel indéniable. »

Poudre contre suspension épaisse : spécificités du procédé de revêtement à sec

Les électrodes (anode et cathode) constituent l’élément central d’une cellule de batterie. Ils en déterminent, entre autres, la densité énergétique et la performance. Dans un processus de production industrielle moderne, la matière active des batteries est mélangée à des additifs et à des solvants liquides pour former une suspension épaisse, qui est ensuite appliquée sur des feuilles de cuivre ou d’aluminium, puis séchée et calandrée.

Le procédé de revêtement à sec de PowerCo permet d’appliquer le matériau de base en poudre directement sur la feuille, comme pour une impression. Deux étapes sur les quatre que compte le processus sont ainsi éliminées. D’autre part, cette poudre peut être étalée telle quelle sur le substrat en une couche extrêmement fine et régulière, de l’épaisseur d’un cheveu. C’est le gage d’une excellente densité énergétique par unité de surface, d’une plus longue durée de vie et d’une amélioration de la capacité de recharge rapide de la batterie.

Avancée technologique en faveur des batteries vertes

Le potentiel d’économies du procédé est considérable, puisque l’espace de production nécessaire à la production des cellules est réduit de 15 %. Pour chaque module d’une giga-usine classique affichant une capacité de production de 20 GWh, cela représente la suppression de quatre lignes d’enduction et de séchage parallèles, soit une zone de 7 000 m². La longueur extérieure du bâtiment peut ainsi être réduite de 100 m environ. D’autre part, l’élimination des fours de séchage et des systèmes d’aspiration, particulièrement énergivores, permet d’économiser l’équivalent de la consommation annuelle de 40 000 ménages.

Enfin, le recours à des solvants chimiques, qui nécessitent un processus de recyclage laborieux et tout aussi gourmand en énergie dans des silos de 20 m de haut en dehors des usines, n’est plus nécessaire.

Koenig & Bauer : leader mondial de la construction de machines à imprimer

Koenig & Bauer, en sa qualité de plus ancien constructeur de machines à imprimer du monde, dispose du portefeuille de produits le plus vaste du secteur. Il est spécialisé dans la fabrication de systèmes d’impression économiques et technologiquement innovants. La phase de développement du nouveau procédé devrait s’achever à la fin de l’année 2024. Pour la période qui s’ensuivra, des droits d’exclusivité dont les détails sont confidentiels ont été convenus et ont fait l’objet de contrats spécifiques. Le lancement de la production en série est actuellement prévu pour 2026/2027. Sebastian Wolf, Directeur d’exploitation de PowerCo, rappelle : « Nos usines sont conçues pour permettre un retrofit simple et rapide. Au total, nous avons anticipé sur 30 innovations prévisibles en matière de produits et de production ; nous sommes donc en mesure d’adapter nos sites à tous les nouveaux procédés pertinents, dès qu’ils arrivent sur le marché. »

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