Plutôt inconnue du grand public, Ampere est l’une des filiales les plus importantes du groupe Renault. C’est cette branche qui est responsable de tout ce qui est lié de près ou de loin à la motorisation 100 % électrique du constructeur français, comme le développement d’une certaine Renault 5 E-Tech, par exemple.
Par le biais de cette division, Renault souhaite reprendre la main sur le terrain extrêmement concurrentiel que sont les batteries. Pour ce faire, la marque a inauguré le 7 octobre un laboratoire spécialisé dans le prototypage de cellule et l’évaluation de l’électrochimie, à Lardy (91). Numerama était présent pour l’occasion.
Ne pas devenir un fabricant de batterie, mais un précurseur
Ce laboratoire n’a pas été installé au hasard. Ampere a logiquement fait le choix d’intégrer ce dernier dans l’un de ses sites historiques à Lardy, à 50 km au sud de Paris. Auparavant dédié au développement des véhicules thermiques de Renault, il est désormais entièrement tourné vers l’électrique. Pour Philippe Brunet, directeur technique du groupe Renault, l’objectif est clair : « faire de Lardy le centre d’excellence du véhicule électrique. »
Et la nouvelle pierre à l’édifice est donc ce Laboratoire Innovation Cellule Batterie, comme l’a baptisé Ampere, prenant la forme d’un immense bâtiment de 3 000 m2 répartis sur deux niveaux. À l’intérieur, plus de 120 équipements de pointe, dont une salle anhydre de 600 m² où le taux d’humidité est contenu sous les 1 %.
Selon le patron d’Ampere, Josep Maria Recasens, « l’intérêt n’est pas de devenir un battery-maker ni un cell-maker. » Ici, la question est de trouver les formules électrochimiques de demain (densité, durabilité, charge rapide, coût…) pour rester dans la course aux voitures électriques. Quand on sait que la batterie représente entre 30 % et 50 % du prix du véhicule et que sa chimie représente les trois quarts du sien, l’intérêt est donc important.
Les cellules « pouch » sont idéales pour la recherche
La quinzaine d’ingénieurs et techniciens du laboratoire d’Ampere s’affairent sur des cellules de type pouch. Un choix purement pratique, car elles sont plus faciles à contrôler d’un point de vue recherche, que des cellules cylindriques ou prismatiques. Surtout qu’on le rappelle, le centre se concentre sur la chimie et non l’enveloppe des cellules.
À titre indicatif, les cellules prototypes étudiées ont une capacité de 3,5 Wh, ce qui veut dire qu’il en faudrait près de 15 000 pour constituer une batterie complète de Renault 5 électrique 52 kWh.
Le laboratoire est divisé en plusieurs parties, chacune s’occupant d’une étape de la conception d’une cellule. L’anode et la cathode sont fabriquées en parallèle dans des salles séparées, parfois anhydre comme évoqué précédemment, afin d’avoir l’environnement le plus pur possible.
Mais alors, comment est conçue une cellule ? Tout repose sur un savant mélange de différentes poudres d’oxydes de matériaux. On retrouve ainsi des poudres de lithium, phosphate de fer, graphite, etc. Chaque mélange est soigneusement quantifié et étudié, puisque c’est la condition première qui dicte la performance d’une batterie.
Les poudres sont mélangées à un solvant pour obtenir une sorte de pâte, qui est ensuite finement étalée sur une électrode. Ce processus appelé « coating » a, lui aussi, un impact sur la performance de l’accumulateur selon la qualité de la couche déposée. L’électrode enduite du mélange est « calandrer », c’est-à-dire compresser afin de régler la porosité de la bande.
L’assemblage des deux électrodes (celui de la cathode et celui de l’anode) se fait avec un séparateur baptisé électrolyte, dans une cabine sous argon pour éliminer toute humidité et les risques de court-circuit. Les deux parties sont assemblées en alternance suivant une forme de Z (cathode, anode, cathode, anode, cathode…) : c’est l’empilement.
Enfin, le tout est mis dans la fameuse pouch, puis scellé après les premiers cycles de charge et décharge. Les cellules sont toutes étudiées dans des chambres confinées.
Quelles seront les batteries du futur chez Renault ?
Dans son laboratoire, Ampere étudie ainsi un vaste nombre de technologies de batterie, dont la batterie solide. Mais avant ça, la filiale de Renault vise d’ici 2028 une batterie sans cobalt avec l’objectif « d’avoir la densité de la chimie NMC (nickel-manganèse-cobalt) au coût de la chimie LFP (lithium-fer-phosphate). » Deux ans plus tard, en 2030, Ampere veut mettre au point un accumulateur offrant le double de la densité d’une batterie NMC, grâce à une cathode dépourvue de cobalt et d’une anode auto-formatrice (li-métal).
L’idée sera par la suite de trouver les bons partenaires pour fabriquer les batteries reposant sur la ou les chimies étudiées au laboratoire d’Ampere. Un rôle de « catalyseur entre le monde des start-up et les industriels » souligne Nicolas Racquet, directeur de l’ingénierie chez Ampere. À l’heure actuelle, le groupe Renault travaille avec des partenaires tel que CATL, LG, AESC ou encore Verkor.
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