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PROCYiON²
Développement des procédés de fabrication et de recyclage de nouveaux composants pour systèmes batterie Li-ion
Objectif
Concevoir et développer des accumulateurs Lithium-ion garantissant aux systèmes batterie sécurité, fiabilité et disponibilité pour les marchés du transport urbain et aéronautique.
Enjeux
Face à la raréfaction des énergies fossiles et à l’augmentation parallèle de la part des énergies renouvelables, le stockage de l’électricité constitue l’un des enjeux fondamentaux de la transition énergétique. La production en grande quantité d’énergie verte, par nature intermittente, ne peut trouver sa pleine utilité que s’il existe des moyens adaptés à son stockage. PROCYiON² s’inscrit dans cette problématique : optimiser les technologies de stockage de l’énergie par la mise au point d’accumulateur de technologie Lithium-ion composants clés des systèmes batteries. En visant spécialement les marchés qui nécessitent des densités d’énergie très élevées et des niveaux de fiabilité, de disponibilité et de sécurité maximaux. C’est le cas des transports urbains (train, tram, bus électrique), où les phases de freinage et de démarrage des engins requièrent des densités de puissance très importantes. PROCYiON² vise aussi les applications stationnaires pour le support des réseaux électriques en cas de panne. Un autre enjeu concerne la production par Arkema de nanotubes de carbone (NTC) de très haute pureté, pour se positionner sur les prochaines générations de batteries de forte capacité. PROCYiON² a fourni un socle de compétences et de savoir-faire pour la production préindustrielle d’un accumulateur lithium-ion LFP/G Medium Energy.
Un accumulateur de très haute sécurité pour des marchés prometteurs
PROCYiON² réunit l’ensemble des acteurs de la filière industrielle de fabrication de systèmes batteries :
- Arkema et Prayon pour la fabrication des composants des électrodes,
- PROLLiON, spin-off du CEA et du groupe industriel français ALCEN créée en 2009, pour le développement et la fabrication d’accumulateurs, de modules et de système batteries Li-ion, détenue à parts égales par CEA Investissement et le groupe Alcen,
- Récupyl, spécialiste du recyclage des composants des systèmes batteries,
- Le CEA-Liten, en tant que développeur technologique et coordonnateur de l’analyse du cycle de vie des futurs produits commercialisés dans le cadre de ce projet.
Les accumulateurs développés offrent une sécurité maximale aux systèmes batterie, grâce notamment à une électrochimie stable mesurée en conditions abusives. Sécurité qui est complétée par une architecture système propriétaire conçue selon la norme CEI 61 508. Celle-ci est notamment reconnue par l’industrie automobile et aéronautique, les secteurs convoités par PROLLiON. L’ensemble des procédés de fabrication de l’accumulateur 50-125 LFP/G Medium Energy, d’une capacité de 16,6 Ah, ont été validés en parallèle de la mise en route des équipements de la ligne pilote du CEA. Ce projet a permis une montée en compétences de l’équipe technique et industrielle de PROLLiON au travers de recrutements. PROCYiON² constitue une brique fondamentale qui a généré de l’innovation tout au long de la chaîne de procédés. Prochaines étapes : optimiser le design to cost et la répétabilité des procédés.
Croissance
En 2014, PROLLiON a connu une croissance de son chiffre d’affaires supérieure à 60 %, avec plusieurs embauches à la clé. L’équipe technique sera encore renforcée en 2015. L’entreprise vise les marchés aussi bien nationaux qu’à l’export. Le niveau de sécurité obtenu grâce à la maîtrise de l’ensemble de la chaîne de valeur offre à PROLLiON un avantage décisif face à ses concurrents asiatiques. Le procédé issu de PROCYiON² se situe aujourd’hui aux portes de l’industrialisation. Le premier pack d’accumulateurs a été livré à un client en décembre 2014, le deuxième en mai 2015 et le prochain le sera en octobre, pour un total de plus d’un millier d’accumulateurs. Arkema et Prayion ont pu grâce à PROCYiON2 évaluer leurs matériaux, générer de nombreux échanges techniques y compris en dehors du projet pour imaginer la création d’une filière. Le CEA-Liten et Récupyl ont eux aussi tiré des bénéfices de ce projet en termes de connaissances technologiques.
Perspectives
Les choix structurants adoptés à l’occasion de PROCYiON² propulsent PROLLiON dans le peloton de tête des acteurs du stockage. L’entreprise travaille déjà sur un nouveau produit, doté d’une charge électrique supérieure à 20 Ah. PROLLiON s’est engagée sur un nouveau projet FUI : Elex-C, avec le constructeur Volvo pour la conception d’une excavatrice électrique. Les apports des deux projets PROCYiON² et Elex-C vont permettre à PROLLiON de livrer d’ici la fin de l’année des petits véhicules électriques utilisant la technologie LFP et des accumulateurs 50-125 Medium Energy. PROLLiON poursuit ses efforts de R&D et d’industrialisation. Un programme de recherche entamé en 2014, lié à PROCYiON², doit aboutir à la conception de batteries et d’accumulateurs de grande taille, à haut niveau de sécurité, toujours à partir de la technologie LFP. Un projet de construction d’usine est en cours d’étude, pour un démarrage prévu en 2018 et un chiffre d’affaires de 16 M€ à cette échéance.
Financement
FUI, Conseil départemental de l’Isère, Grenoble-Alpes Métropole, Ville de Grenoble.