Les recherches menées à Cranfield contribuent à la mise au point d’une nouvelle génération de technologies de batteries nécessaires à l’avènement d’un transport électrique durable.
Les travaux sur les batteries au lithium-soufre font partie d’un nouveau programme de recherche britannique de 29 millions de livres sterling sur le stockage de l’énergie, financé par l’institution Faraday.
Une batterie plus légère pour les véhicules
Les batteries lithium-soufre présentent un certain nombre d’avantages potentiels par rapport à la technologie actuelle des batteries lithium-ion. La disponibilité des batteries lithium-soufre permettra d’alléger les véhicules, ce qui est important pour l’électrification des avions court-courriers et des véhicules légers de transport de marchandises en particulier.
Les batteries lithium-ion actuelles produisent environ 250 wattheures par kg de masse, contre 400 à 600 wattheures par kg pour le lithium-soufre. À ce stade, les chercheurs pensent que le lithium-soufre pourrait également être une technologie moins coûteuse pour l’industrie et les consommateurs.
Les éléments constitutifs des batteries au lithium-soufre réduisent la dépendance à l’égard des minerais rares – les types de « matériaux de conflit » qui ne peuvent souvent être obtenus que dans des pays où les droits de l’homme et les conditions d’emploi sont sérieusement remis en question.
Une valeur potentielle énorme pour toute une série d’industries
Daniel Auger, responsable de la recherche et lecteur en électrification, automatisation et contrôle au centre d’ingénierie automobile avancée de l’université de Cranfield, a déclaré : « Avec la montée en puissance de l’électromobilité, les véhicules électriques sont de plus en plus populaires : Avec l’essor continu de l’électrification, il est nécessaire de disposer d’une gamme de technologies et d’options de batteries à développer. Bien qu’elles jouent encore un rôle important, les batteries lithium-ion ont commencé à atteindre leurs limites en termes d’amélioration des performances. Le lithium-soufre est l’une des alternatives émergentes les plus proches de la commercialisation.«
« Les batteries lithium-soufre auront une valeur réelle, par exemple, pour les avions, où la charge de carburant est essentielle ; pour les véhicules légers de transport de marchandises, leur permettant d’avoir une plus grande capacité et de ne pas basculer dans la catégorie des 7,5 tonnes. Mais également pour les véhicules de tourisme, la batterie plus légère signifie que moins d’énergie est nécessaire pour l’accélération et pour surmonter la résistance au roulement. Toute une série d’industries vont être intéressées par les qualités des nouvelles batteries.«
Cranfield met au point un système sophistiqué de gestion des batteries
Le projet de recherche LiSTAR, dirigé par l’University College London et auquel participent également les universités de Birmingham, Cambridge, Coventry, Imperial College London, Nottingham, Oxford, Southampton et Surrey, vise à maximiser le potentiel de la technologie lithium-soufre, notamment en ce qui concerne la densité énergétique et la durée de vie des cellules, en explorant l’utilisation des matériaux les plus performants.
L’équipe de Cranfield, dirigée par Daniel Auger, cherche à mettre au point un système sophistiqué de gestion des batteries : il s’agit de fournir des informations précises sur les niveaux de charge et de comprendre comment le fonctionnement du véhicule influe sur la durée de vie de la batterie. Le travail consistera également à effectuer des simulations pour modéliser le comportement de la batterie dans des types de véhicules particuliers.
« Ce travail est important car il est plus difficile de comprendre ce qui se passe à l’intérieur d’une batterie lithium-soufre qu’à l’intérieur d’une batterie lithium-ion« , explique le Dr Auger. « Il n’y a qu’une seule étape de processus électrochimique dans le lithium-ion, alors qu’il y en a quatre dans le lithium-soufre. La charge est également très « plate », ce qui signifie qu’il y a des régions de la batterie où il est très difficile de « voir » la charge. Nous devons rechercher différents types d’indicateurs de ce qui se passe.
La deuxième phase du projet LiSTAR débutera en avril 2023 et s’appuiera sur les recherches universitaires existantes sur la technologie, avec des résultats attendus d’ici deux ans.
Un programme pour investir dans les initiatives de recherche sur les batteries les plus prometteuses.
Le programme de l’institution Faraday comprend six projets de recherche sur les batteries destinés à déboucher sur des produits et des projets commerciaux : prolongation de la durée de vie des batteries, amélioration de la sécurité, recyclage et réutilisation, nouvelles technologies de batteries telles que le lithium-soufre et l’état solide (électrodes solides et électrolyte plutôt que liquide).
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