Batterie sans masse : +70 % d’autonomie pour les VE

Des chercheurs ont développé et testé une « batterie structurelle » intégrant le stockage d’énergie dans le châssis d’un appareil ou d’un véhicule électrique, réduisant ainsi considérablement le poids. Cette innovation pourrait permettre des smartphones aussi fins que des cartes de crédit, réduire de moitié le poids des ordinateurs portables et augmenter l’autonomie des véhicules électriques de 70 %.

Les véhicules électriques dépendent généralement de grandes batteries lithium-ion pour une autonomie prolongée. Les scientifiques de l’Université de Technologie de Chalmers ont exploré la possibilité de créer une batterie qui serve également de composant porteur pour le véhicule, réduisant potentiellement le poids global.

Équipe suédoise développe une batterie en fibre de carbone avec une rigidité similaire à celle de l’aluminium et un potentiel commercial

Dans leur recherche sur le « stockage d’énergie sans masse », l’équipe suédoise a créé une batterie en composite de fibre de carbone. Cette batterie offre une rigidité comparable à celle de l’aluminium et a la capacité de stocker une quantité importante d’énergie, ce qui la rend commercialement viable.

La fibre de carbone est connue pour sa légèreté, sa robustesse et sa rigidité exceptionnelles, ce qui en fait un choix privilégié, bien que coûteux, pour les composants structurels et extérieurs des voitures haute performance et un matériau crucial dans l’aérospatiale où le poids est critique.

Fibre de carbone comme électrode

De plus, la fibre de carbone peut être un matériau d’électrode efficace lorsqu’elle est spécifiquement conçue pour des applications électrochimiques. L’équipe de Chalmers, dirigée par le professeur Leif Asp, a étudié ce sujet pendant des années et a présenté pour la première fois le potentiel de la fibre de carbone en tant que matériau d’électrode avec un agencement cristallin particulier dans une étude de 2018.

Le nouveau design de batterie affiche une densité énergétique de 30 Wh/kg, ce qui est relativement faible par rapport aux standards automobiles. Pour comparaison, la batterie de 53 kWh du Hyundai Ioniq 6 a une densité énergétique de 153 Wh/kg (voir PDF).

Batterie structurelle en fibre de carbone

Cependant, cette comparaison ne prend pas en compte le fait que la batterie structurelle en fibre de carbone est conçue pour remplacer l’ensemble du châssis du véhicule, réduisant ainsi considérablement le poids global et libérant de l’espace supplémentaire. Cela signifie que les économies de poids totales et l’espace gagné pourraient compenser la densité énergétique plus faible.

Les fabricants ont plusieurs options avec cette nouvelle technologie : ils peuvent se concentrer sur la fabrication de produits plus légers ou utiliser l’espace supplémentaire pour ajouter plus de cellules et augmenter le stockage d’énergie. Cela pourrait conduire à des avancées significatives. « Nos calculs suggèrent que les voitures électriques pourraient potentiellement atteindre jusqu’à 70 % d’autonomie en plus avec des batteries structurelles compétitives », explique Asp.

Le dernier prototype est presque trois fois plus rigide que les modèles précédents, avec un module d’élasticité de 70 gigapascals, contre 25 auparavant. Il égalise désormais l’aluminium en termes de rigidité et de capacité de charge tout en étant beaucoup plus léger.

Le design de la batterie intègre la fibre de carbone dans les deux électrodes, l’anode et la cathode, où elle sert à la fois de renfort et de collecteur de courant. Cela élimine le besoin de matériaux lourds comme le cuivre et de métaux conflictuels tels que le cobalt dans la conception des électrodes.

L’électrolyte semi-solide améliore la sécurité de la batterie, mais des défis subsistent dans le transport des ions

De plus, cette batterie utilise un électrolyte semi-solide au lieu d’un liquide pour faciliter le déplacement des ions lithium entre les bornes. Cela rend la batterie moins inflammable et plus sûre à utiliser. Cependant, l’équipe reconnaît qu’il existe encore des défis pour atteindre un transport rapide des ions à travers l’électrolyte pour les applications haute puissance, nécessitant des recherches supplémentaires.

Actuellement, cette technologie est encore en laboratoire, et son adoption généralisée dans les véhicules électriques et les dispositifs est encore à quelques années. Néanmoins, des efforts sont en cours pour la commercialiser.

En 2022, l’université a collaboré avec la société de capital-risque basée à Göteborg, Chalmers Ventures, pour créer une nouvelle entreprise appelée Sinonus. La société a nommé un nouveau PDG en juin pour faire avancer la commercialisation du stockage d’énergie sans masse, visant à révolutionner la conception des voitures, des gadgets et même des pales d’éoliennes.

« Comme le suggère Asp, nous pourrions bientôt voir des smartphones aussi fins que des cartes de crédit ou des ordinateurs portables pesant moitié moins que les modèles actuels », note Asp. « Les batteries structurelles pourraient également alimenter des composants dans les voitures ou les avions. Bien que répondre aux besoins énergétiques de l’industrie des transports nécessitera un investissement considérable, cette technologie a le potentiel de produire un impact substantiel. »

---

Lisez l’article original sur :  New Atlas

En savoir plus : Why Selling Quantum Computing is Easier Than Selling a Quantum Computer