Outre l’étude de nouveaux matériaux, la recherche industrielle sur les piles à l’état solide explore également de nouveaux modes opératoires, ou plutôt, de production.
Parmi les acteurs de la scène, on trouve Quintus TechnologieQuintus Technologie est une entreprise spécialisée dans l’amélioration et l’utilisation de la haute pression. la pression isostatique chaude (WIP) pour produire des batteries à l’état solide..
Selon l’entreprise – qui se base principalement sur l’étude « The Role of Isostatic Pressing in Large-Scale Production of Solid-State Batteries » (Le rôle du pressage isostatique dans la production à grande échelle de piles à l’état solide). publié en 2022 dans ACS Publications – ce cas d’utilisation correspondrait bien à cette technologie, permettant aux universités, aux instituts et aux équipementiers de batteries de produire des composants ASSB (All Solid State Battery), y compris des piles, des électrodes ou des pastilles. Le matériau utilisé pour la fabrication de l’ASSB présente une très faible porosité et une grande uniformité de la microstructure, ce qui améliore la reproductibilité et les performances électrochimiques.
La technologie de la pression isostatique (également connue sous le nom d’usinage à haute pression) consiste à l’application simultanée d’une pression uniforme dans toutes les directions sur un matériau ou un composant. De cette manière les défauts sont éliminésles particules sont consolidées et les propriétés des matériaux améliorées ; le résultat est un produit fini de haute qualité et de performance supérieure.
La technologie du La pression isostatique joue un rôle crucial dans plusieurs processus de fabrication chez ASSB, notamment dans l’industrie automobile, l’aérospatiale et la défense, le secteur médical et la fabrication additive.où elle apporte des avantages significatifs en éliminant la porosité résiduelle des techniques de revêtement humide ou sec, en produisant des matériaux avec un meilleur contact particule-particule et une meilleure uniformité de la microstructure.
« La pression isostatique agit sur un échantillon dans toutes les directions possibles avec la même force., a déclaré Peter Henning, directeur de l’unité commerciale chez Quintus Technologies. « Ceci peut être réalisé en utilisant un moyen de pression, tel que l’eau ou l’huile (pression hydrostatique). ».
La pression isostatique est également la seule technologie qui permet d’exercer la même pression sur une grande surface, ce qui est nécessaire pour la mise en œuvre de la technologie. « densifier » les batteries à l’état solide dans une mesure permettant d’obtenir des performances électrochimiques satisfaisantes. « L’un des aspects les plus importants de cette technologie est l’uniformité de la pression et la reproductibilité des résultats.explique Henning. « Il a été démontré que d’autres méthodes entraînaient des modèles de pression non uniformes, conduisant à des défauts tels que la rupture des particules..
Parmi les différents cas d’utilisation de la technologie WIP, on peut citer la production de batteries à l’état solide, qui se taillent lentement leur propre place (à la fois dans les voitures électriques et dans les systèmes de stockage domestiques)en prenant le pas sur les batteries lithium-ion classiques. Parmi leurs atouts, on peut citer une un risque d’incendie plus faible (en raison de l’absence d’électrolyte liquide) a une plus grande densité énergétique (ce qui se traduit également par des cycles de charge plus rapides), réduction du poids et de la taille, absence de matériaux rares.
En outre, les batteries à semi-conducteurs utilisent un procédé de revêtement à sec qui conduit à de très faibles quantités de liants fluorés dans les électrodes compositesce qui permet de négliger les solvants et de réduire les coûts de séchage.
Les expériences menées par Quintus Technologies ont montré que la combinaison d’une pression extrêmement élevée (5 000 à 6 000 bars) et d’une température tout aussi élevée (jusqu’à 200C/392F) pour densifier les cellules à l’état solide, en éliminant la porosité et les vides et en assurant un contact interfacial entre les composants actifs.
Le pressage isostatique est également utilisé dans la stratification des composants individuels des batteries nécessaires au développement des futures technologies de batteries, telles que : cathodes, anodes, matériaux composites et compactage de l’électrolyte.
Tous les cas d’utilisation qui, selon Quintus, feront partie du WIP la meilleure technologie pour la production de batteries à l’état solide à petite et grande échelle.
L’application d’une pression uniforme sur les cellules de batteries à l’état solide a également été étudiée par l’équipe de la MIT et le Université de Stanforda constaté que de cette manière la formation de dendrites pouvait être évitéedes filaments ramifiés qui se forment dans l’électrolyte solide (la couche de céramique séparant l’anode et la cathode) et qui, s’ils ne sont pas détournés ou arrêtés, peuvent littéralement se transformer en dendrites. « percer » la cellule, l’endommageant et provoquant même son auto-inflammation.
