Les chercheurs du gouvernement visent mieux

Des chercheurs du ministère de l'Énergie s'associent à des fabricants de batteries pour les aider à trouver de nouvelles façons de fabriquer des batteries bon marché capables de stocker beaucoup d'énergie

Le ministère de l'Énergie élargit ses partenariats avec les fabricants de batteries pour les aider à reconcevoir et à réduire les coûts des futures batteries.

Les entreprises comprennent Samsung Electronics Co. Ltd. et Panasonic Corp., et les efforts visent à aider les États-Unis à rivaliser avec d'autres pays dans un contexte de demande mondiale croissante pour de meilleures batteries. Le besoin de batteries plus rentables a augmenté parallèlement aux progrès des véhicules électriques et des énergies renouvelables, qui utilisent tous deux cette technologie.

Une grande partie de la recherche du DOE s'est concentrée sur les matériaux, comme la recherche de nouvelles façons de construire des batteries bon marché capables de stocker beaucoup d'énergie. Les mesures, résumées dans "Powering the Future", un rapport publié par NREL la semaine dernière, pourraient aider à réduire la dépendance des batteries aux matériaux importés rares en modifiant la conception des batteries pour limiter leur besoin de cobalt, de graphite et de nickel.

L'utilisation du silicium - un élément dur, cassant et cristallin qui est abondant aux États-Unis et dans le monde - "sera probablement la prochaine nouveauté", a déclaré Matt Keyser, responsable du groupe de stockage d'énergie électrochimique chez NREL à Golden, Colorado.

Étant donné que le silicium peut stocker quatre à cinq fois plus d'électricité que le graphite, qui est normalement utilisé dans les batteries, cette décision réduirait la taille et le poids des batteries. Cela pourrait encourager l'utilisation de batteries dans des avions plus gros "parce que vous voulez pouvoir stocker autant d'énergie dans la plus petite masse possible", a déclaré Keyser.

Un autre résultat prometteur est que la taille des batteries des véhicules électriques resterait la même, mais que les autonomies augmenteraient de 30 à 40 %.

"Nous n'en sommes pas encore là", a déclaré Keyser, notant que l'utilisation avec du lithium produit des fissures dans le silicium, réduisant sa durée de conservation. "Encore trois à cinq ans, et je pense que nous aurons cela léché."

Une partie de cette confiance, selon le rapport NREL, provient de nouveaux scanners et ordinateurs puissants qui aident les ingénieurs à repérer et à suivre les changements microscopiques dans les batteries expérimentales.

Une autre partie provient des changements de conception en attente qui permettront aux fabricants de batteries de remplacer des matériaux spécifiques dans les batteries existantes et de les recycler - au lieu de déchiqueter les anciennes batteries lorsque leur capacité de stockage d'énergie s'affaiblit.

Les batteries nécessitent une coopération complexe entre les matériaux pour créer et stocker de l'électricité. Ils doivent avoir une électrode négative appelée anode suspendue dans un électrolyte, un matériau qui est généralement un liquide, qui canalise un courant électrique vers une électrode positive, appelée cathode.

L'équipe de batterie de NREL se concentre sur l'utilisation de différents mélanges de lithium en combinaison avec d'autres matériaux à la fois dans l'anode et la cathode. Dans le processus, selon Keyser, ils trouvent des moyens de réduire le cobalt et le graphite, qui sont tous deux coûteux.

Les progrès consistent à s'assurer que les différents composants de la cellule se comportent bien ensemble, a déclaré Tony Burrell, un autre expert en matériaux NREL travaillant dans l'équipe de la batterie. Il a noté dans le rapport de l'équipe que les comportements indésirables de certains des matériaux nouvellement introduits, tels que le silicium, sont réduits par des revêtements protecteurs.

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Jean Violetteest journaliste à E&E News.

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