Smartphones, ordinateurs portables, voitures électriques, solutions de stockage énergétique… Et toujours, au cœur de ces produits, une batterie. Dans le petit monde des produits électriques autonomes, Tesla joue un rôle central, par l’élan que ses voitures ont donné à la révolution électrique, mais aussi dans celui de la recherche scientifique touchant aux batteries.
Un centre de recherche dédié et appuyé sur un spécialiste du secteur
Ainsi, si Panasonic a joué un rôle essentiel dans la fabrication des batteries de Tesla, la société d’Elon Musk travaille en amont à des recherches en la matière. Depuis juin 2016, la firme californienne a créé un centre dédié au Canada. Le Tesla Advanced Battery Research est le fruit d’un partenariat, signé en juin 2015, avec l’université de Dalhousie, en Nouvelle-Écosse. Bien entendu, le choix de cette université ne doit rien au hasard. Elle compte en effet parmi ses professeurs et chercheurs, un certain Jeff Dahn, pionnier mondialement reconnu des batteries lithium-ion.
Au fil des années, avec ses équipes de chercheurs et étudiants, il s’est concentré sur deux aspects essentiels : la densité énergétique, à savoir la quantité d’électricité qui peut être stockée, ce qui permet de réduire la taille des batteries pour une même autonomie, et la longévité des cellules.
A découvrir aussi en vidéo :
Un nouveau pas en avant
Dans le Journal of the Electromechanical Society, revue scientifique spécialisée, Jeff Dahn, Michael Metzger et d’autres chercheurs ont publié un nouvel article, sobrement intitulé Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 as a Superior Alternative to LiFePO4 for Long-Lived Low Voltage Li-Ion Cells.
Ils y décrivent des travaux, cofinancés par Tesla, qui ont abouti à une batterie recourant à des matériaux différents des accumulateurs lithium-fer-phosphate (LiFePO4, ou LFP). Ces derniers ont pris peu à peu le dessus dans de nombreux cas d’usage, depuis leur introduction au milieu des années 90. Ces solutions offrent en effet une grande densité et une grande durée de vie, ainsi qu’une capacité de cyclage profond, qui permet son utilisation pour le stockage d’énergie.
En plus du Lithium, les équipes de Jeff Dahn ont utilisé du nickel, du manganèse, et du cobalt (et du graphite, évidemment), à un faible voltage, environ 3,8 V. Les conclusions de leurs expérimentations, avec ces cellules baptisées NMC532, sont très prometteuses.
Tout d’abord, à des températures de 40, 55 et même 70°C, la densité énergétique de leur batterie est supérieure à celle des cellules d’une batterie LFP. Ensuite, leur nombre de cycles de vie est également supérieur. Tandis que l’efficacité énergétique – autrement dit l’efficacité coulombique et l’efficacité de voltage – est bien meilleure, les pertes au fil des charges et décharges, y compris passives, étant réduites.
Des conclusions très encourageantes
Les simulations d’utilisation de ces batteries ont permis d’établir que les cellules énergétiques conservent une forte capacité de rétention de l’énergie, malgré un grand nombre de cycles. Des résultats suffisamment impressionnants pour que les chercheurs indiquent qu’à une température d’utilisation de 25°C, ces accumulateurs pourraient voir leur durée de vie dépasser les cent ans. La clé semblant se trouver dans l’utilisation d’un électrolyte à base de sel de Lithium (LiFSI), très courante dans les batteries Lithium-ion.
Cette durabilité pourrait réduire le besoin de renouvellement des batteries et résoudre ainsi un des aspects écologiques le plus préoccupant dans la multiplication des batteries pour alimenter des appareils ou stocker de l’énergie.
Par ailleurs, les chercheurs indiquent que ces atouts pourraient également s’appliquer à d’autres accumulateurs utilisant le nickel, y compris ceux qui n’utilisent pas ou peu de cobalt. Ce matériau rare, aussi appelé le métal bleu, est en effet au cœur de conflits et d’exploitation des populations locales, y compris des enfants, notamment en République démocratique du Congo.
Le potentiel pour changer les choses
Évidemment, il faudra toujours compter un certain temps entre la démonstration scientifique, qui vient d’être faite, et l’application au quotidien de ces recherches. Néanmoins, ces nouvelles « batteries » ont bien des vertus, leur densité énergétique supérieure à celle des cellules LFP pourrait permettre de remplacer cette technologie quand elle atteint ses limites, ou quand le coût initial est moins important pour la bonne réalisation du projet que la durabilité du stockage.
De même, et c’est la prochaine étape sur laquelle vont se pencher les équipes de Jeff Dahn, ces batteries pourraient être adaptées à la recharge rapide.
Sans qu’il soit indiqué ce que Tesla pourrait en faire, on peut imaginer que ses Powerwall, ses unités domestiques, ou les gigantesques fermes de stockage d’énergie électrique, comme celles qu’il a fabriquées en Australie, seraient de candidates potentielles.
À l’heure où un des enjeux majeurs est de décarboner notre énergie, et donc de pouvoir résoudre la question du stockage de l’énergie durable, dont la production est aléatoire, cette nouvelle approche plus verte et endurante semble encourageante.
Source : Journal of The Electrochemical Society via Electrek
🔴 Pour ne manquer aucune actualité de 01net, suivez-nous sur Google Actualités et WhatsApp.
