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Voiture électrique : une batterie innovante sans métaux rares “capable de stocker 10 fois plus d’énergie”

Des scientifiques de l’université de Houston ont mis au point une nouvelle technologie de batterie qui pourrait améliorer considérablement l’autonomie des véhicules électriques. Qui plus est, le concept utilise des matériaux organiques abondants à la place des métaux rares.

Pour lutter contre le réchauffement climatique et l’épuisement des ressources fossiles, nous nous tournons davantage vers l’énergie électrique pour faire fonctionner nos moyens de transport. Cependant, force est de constater que l’autonomie constitue toujours un problème de taille. Et les constructeurs peinent à le résoudre.

En plus d’avoir une faible densité énergétique, les piles au lithium qui sont actuellement les plus répandues présentent un risque d’incendie particulièrement élevé. Face à tout cela, une équipe de chercheurs de l’université de Houston au Texas, aux États-Unis, a développé une technologie de batterie qui s’annonce prometteuse.

Des batteries polluantes

Avant d’entrer dans le vif du sujet, il convient de souligner que les batteries au lithium de nos appareils électroniques et de nos véhicules électriques utilisent du cobalt. Malheureusement, l’extraction de cet élément métallique n’est pas seulement associée à la dégradation de l’environnement et à la pollution de l’eau. Elle implique aussi le plus souvent des conflits armés ainsi qu’une hausse du phénomène du travail des enfants dans les pays en voie de développement.

De plus, les batteries lithium-ion ont l’inconvénient d’être difficiles à recycler. Heureusement, quelque part dans le monde, des groupes de recherche travaillent sans relâche dans l’espoir de changer les choses.

Un solvant à base d’éthanol

C’est le cas d’une équipe de recherche affiliée à l’université américaine de Houston. Celle-ci a développé un nouveau type de batterie qui s’affranchit des métaux rares intégrés dans les piles actuelles. Au lieu de cela, les scientifiques ont misé sur des matériaux organiques, qui se décomposent également plus facilement pour le recyclage.

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Dans les batteries conventionnelles, la charge électrique se déplace entre deux électrodes, une cathode et une anode, et ce, dans une solution d’électrolyte liquide. En ce qui concerne le nouveau dispositif, comme le souligne l’équipe dans sa publication dans la revue Joule, il utilise un électrolyte solide à base organique. Pour couronner le tout, les chercheurs ont adopté un solvant à base d’éthanol.

Une meilleure densité

La cathode, elle, est fabriquée à partir d’un matériau organique appelé Pyrene-4,5,9,10-tetraone (PTO). Cette architecture a permis d’améliorer le déplacement des ions à l’intérieur de la cathode. Il en résulte une densité énergétique de 302 Wh/kg, soit environ 82 % de plus que celle des batteries à électrolyte avancé actuelles.

Une batterie à base de matériaux organiques pour améliorer l’autonomie des véhicules électriques
Des batteries capables de stocker 10 fois plus d’énergie que les modèles actuels. Crédit photo : Université de Houston

Selon l’équipe, leur technologie pourrait également permettre de concevoir des accumulateurs avec une anode au lithium métal. Un concept qui pourrait donner naissance à des batteries capables de stocker 10 fois plus d’énergie que les modèles actuels.

« Nous développons des matériaux cathodiques organiques à faible coût, abondants sur terre et sans cobalt, pour une batterie tout-solide qui ne nécessitera plus de métaux rares extraits dans les mines », a déclaré Yan Yao qui a participé à la recherche. « Cette recherche est un pas en avant dans l’augmentation de la densité énergétique des batteries des véhicules électriques en utilisant une alternative plus durable. »

Marc Odilon

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