La batterie la plus puissante du monde pourrait permettre la fabrication de véhicules légers et économes en énergie
par Robert Schreiber
Berlin, Allemagne (SPX) 15 septembre 2024
La fabrication de véhicules ou d’appareils électroniques à partir de matériaux qui servent à la fois de batteries et de composants structurels pourrait réduire considérablement le poids et la consommation d’énergie. Un groupe de recherche de l’Université de technologie Chalmers, en Suède, a présenté une avancée majeure dans le domaine du stockage d’énergie sans masse. Leur nouvelle batterie structurelle a le potentiel de réduire de moitié le poids d’appareils tels que les ordinateurs portables, de rendre les téléphones portables aussi fins que des cartes de crédit et d’augmenter l’autonomie des voitures électriques jusqu’à 70 % sur une seule cost.
« Nous avons réussi à créer une batterie en composite de fibres de carbone qui est aussi rigide que l’aluminium et suffisamment dense en énergie pour être utilisée à des fins commerciales. Tout comme un squelette humain, la batterie remplit plusieurs fonctions en même temps », explique Richa Chaudhary, chercheuse à Chalmers et auteure principale d’un article scientifique publié dans « Superior Supplies ».
Les recherches sur les batteries structurelles se poursuivent depuis plusieurs années à Chalmers, parfois en collaboration avec des chercheurs du KTH Royal Institute of Expertise de Stockholm. La percée a eu lieu en 2018 lorsque le professeur Leif Asp et ses collègues ont démontré remark des fibres de carbone rigides et résistantes pouvaient stocker chimiquement de l’énergie électrique, attirant ainsi l’consideration du monde entier. La découverte selon laquelle les fibres de carbone peuvent servir d’électrodes dans les batteries lithium-ion a été l’une des 10 plus grandes réalisations scientifiques de l’année, selon « Physics World ».
Moins de poids, plus d’efficacité
Depuis 2018, l’équipe de recherche a fait des progrès en matière de rigidité et de densité énergétique. En 2021, ils ont franchi une étape clé avec une batterie offrant 24 wattheures par kilogramme (Wh/kg), soit environ 20 % de la capacité d’une batterie lithium-ion classique. Aujourd’hui, ils ont amélioré ce chiffre à 30 Wh/kg. Bien que toujours en deçà des batteries commerciales actuelles, les avantages de la réduction de poids créent une nouvelle dynamique. La batterie faisant partie de la construction du véhicule, moins d’énergie est nécessaire au complete.
« Investir dans des véhicules légers et économes en énergie est une évidence si nous voulons économiser de l’énergie et penser aux générations futures. Nous avons fait des calculs sur les voitures électriques qui montrent qu’elles pourraient rouler jusqu’à 70 % plus longtemps qu’aujourd’hui si elles étaient équipées de batteries structurelles compétitives », a déclaré Leif Asp, professeur au département des sciences industrielles et des matériaux de Chalmers.
Pour les véhicules, la résistance est primordiale pour répondre aux normes de sécurité. La batterie structurelle développée par l’équipe a considérablement augmenté sa rigidité, faisant passer le module d’élasticité de 25 à 70 gigapascals (GPa). Cela signifie que le matériau peut supporter des expenses aussi efficacement que l’aluminium tout en étant beaucoup plus léger.
« En termes de propriétés multifonctionnelles, la nouvelle batterie est deux fois meilleure que son prédécesseur – et en fait la meilleure jamais fabriquée au monde », a commenté Asp, qui participe à la recherche sur les batteries structurelles depuis 2007.
Progrès vers la commercialisation
L’objectif ultime dès le départ était d’atteindre des niveaux de efficiency adaptés à la commercialisation. Grâce à des recherches continues, les liens avec le marché sont désormais plus étroits grâce à la création de Sinonus AB, une société de Chalmers Enterprise située à Boras, en Suède.
Malgré les progrès réalisés, des efforts d’ingénierie supplémentaires sont nécessaires pour faire passer la manufacturing de petits heaps de laboratoire à la fabrication à grande échelle nécessaire à l’électronique grand public ou aux véhicules.
« On peut imaginer que les téléphones portables fins comme des cartes de crédit ou les ordinateurs portables, qui pèsent la moitié du poids actuel, soient les plus proches de ce stade. Il se pourrait aussi que des composants électroniques comme ceux des voitures ou des avions soient alimentés par des batteries structurelles. Il faudra investir massivement pour répondre aux besoins énergétiques exigeants du secteur des transports, mais c’est aussi là que la technologie pourrait faire la plus grande différence », déclare Leif Asp.
Rapport de recherche :Présentation de la batterie structurelle multifonctionnelle en fibre de carbone
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Université de technologie Chalmers
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