le 6 mai 2013
Appel de propositions conjoint pour des projets de R et D portant sur la fabrication de produits automobiles
le 22 février 2013
Le gouvernement du Canada investit avec l'industrie canadienne de l'automobile dans des projets novateurs de R et D
Les véhicules électriques et hybrides seraient peut-être plus répandus si l'on pouvait réduire le coût de production des batteries rechargeables.
C'est le but que se sont fixé des ingénieurs et des chercheurs de l'entreprise québécoise Clariant Canada inc., de l'École Polytechnique de Montréal, de l'Université de Montréal et de la University of Western Ontario qui testent un nouveau procédé chimique réduisant de moitié au moins leur coût de fabrication. Il s'agit d'un grand pas pour ce qui est de rendre les véhicules électriques abordables pour les consommateurs et rentables pour les fabricants. Le Partenariat automobile du Canada verse 5 millions de dollars à ce projet de quatre ans.
Le procédé breveté de Clariant bénéficie de l'expertise de pointe du Canada dans le domaine des batteries au lithium et de l'abondance de minéraux à faible coût au pays. Il fait appel à la fusion d'un matériau à base de lithium, de fer et de phosphate pour créer une cathode à coût réduit (LiFePO4) dont la structure cristalline potentiellement supérieure améliore le rendement de la batterie.
« À l'état fondu, nous pouvons mieux contrôler la qualité et la pureté du matériau, explique Guoxian Liang, directeur de la recherche et développement chez Clariant Canada. Nous pouvons aussi utiliser des matériaux moins coûteux, comme le fer du Québec, au lieu de payer plus cher pour nous approvisionner à l'étranger. »
D'après le chef de projet à l'École Polytechnique de Montréal, Gregory Patience, l'Université de Montréal et Clariant ont déjà fait la preuve que la technologie fonctionne : « Nous mettons à niveau le procédé pour prouver qu'il est possible de fabriquer 10 000 tonnes de ce matériau chaque année et ce, à un prix défiant la concurrence. »
« Si nous pouvons utiliser du minéral concentré extrait des mines québécoises au lieu de réactifs chimiques et avoir accès à de l'énergie à faible coût, il nous serait possible de ramener le prix à moins de 10 $ le kilo au lieu du montant actuel de l'ordre de 15 $ à 20 $, et de fabriquer malgré tout un produit de qualité. Cela aidera vraiment à pénétrer le marché des véhicules électriques et du stockage de l'énergie », ajoute Michel Gauthier, l'un des inventeurs du procédé de fusion. M. Gauthier, qui a participé à la fondation de Phostech Lithium (maintenant Clariant Canada) en 2001, est actuellement professeur auxiliaire à l'École Polytechnique de Montréal.
En outre, le procédé de fusion – par opposition aux procédés actuels humide (hydrothermie) et sec (phase solide) utilisés dans les deux usines de Clariant au Québec – permettrait de fabriquer de puissantes batteries recyclables à partir de la cathode LiFePO4. À la fin de vie utile de la batterie, on pourrait séparer les produits chimiques à l'intérieur, puis chauffer et retraiter le matériau cathodique, ce qui éliminerait le gaspillage et le coût élevé associés aux méthodes d'élimination actuelles. Cela prouve pour la première fois que les puissantes batteries au lithium seraient rentables.
Clariant travaille en collaboration avec des ingénieurs de l'École Polytechnique de Montréal pour des tests à plus grande échelle de ce matériau sûr, stable et non toxique. L'entreprise collabore également avec le Laboratoire de CANMET Matériaux, à Hamilton, pour produire des lots de 100 kilos de C-LiFePO4. Sous la gouverne d'Andy (Xueliang) Sun, les chercheurs du groupe des nanomatériaux et de l'énergie de la University of Western Ontario apporteront leur expertise pour la caractérisation des lingots et du produit final.
D'après M. Patience, le C-LiFePO4 sera ensuite testé sur le terrain par les clients de Clariant pour montrer qu'il est possible de fabriquer le produit en série à un prix inférieur à ceux des nouveaux concurrents asiatiques.
« Nous nous sommes fixé comme objectif de tester le produit, de le mettre à niveau et de le lancer sur le marché dans trois ans », explique Gregory Patience qui supervise une équipe de 19 étudiants à la maîtrise et au doctorat, stagiaires postdoctoraux et attachés de recherche.
La technologie de l'entreprise repose sur un procédé de production de phosphate de fer-lithium revêtu de carbone (C-LiFePO4) mis au point par l'Université de Montréal, le Centre national de la recherche scientifique (CNRS) de France et Hydro-Québec. L'un des brevets découle de la recherche menée par une chaire de recherche industrielle du Conseil de recherches en sciences naturlles et en génie du Canada (CRSNG) à l'Université de Montréal financée par Phostech et le CRSNG. Clariant détient les droits exclusifs sur un procédé novateur dans lequel le mélange de lithium, de fer et de phosphate est fondu puis broyé en nanoparticules et revêtu de carbone pour en améliorer la conductivité.
En 2012, Clariant a ouvert sa deuxième usine à Candiac, au Québec. D'après M. Liang, si ce procédé de fusion est viable sur le plan commercial, les dirigeants étudieront la faisabilité d'investir dans une autre usine et de porter l'effectif à 110 employés. L'autre partenaire industriel participant au projet, Bathium Canada inc., validera le produit final issu du procédé dans des piles et des batteries conçues pour les véhicules entièrement électriques.
« Sans l'appui du gouvernement du Canada à ce projet et les partenariats établis avec les spécialistes universitaires, une entreprise de la taille de la nôtre aurait eu beaucoup de difficulté à mener un projet d'une telle ampleur, signale M. Lang. Ce type de collaboration réduit le risque pour l'industrie et nous donne accès à des étudiants que nous pourrions embaucher ultérieurement. »