Les développements dans le domaine des batteries sont multiples et de plus en plus surprenants. Mais nous doutons que vous ayez déjà vu quelque chose de semblable : il s’agit de batteries en fibre de carbone mises au point en Suède par les chercheurs d’une jeune entreprise appelée Sinonus.
Nous avons l’habitude de parler de la fibre de carbone comme d’un matériau important pour réduire le poids des véhicules, en particulier des voitures de sport et de course (et des bicyclettes, par exemple), ainsi que pour renforcer leur structure. Ce à quoi nous ne pouvions pas imaginer, c’est que ce composant pourrait être utilisé comme électrodes de batterie.
Sinonus travaille sur une batterie structurelle dont la fibre de carbone est le protagoniste. La technologie des batteries structurelles CTP (cell to pack) est déjà connue pour intégrer la batterie elle-même dans le châssis, dans la partie inférieure du corps, de sorte qu’il n’est pas nécessaire de les regrouper en un ou plusieurs packs. Dans le Leapmotor C01 présenté il y a deux ans, par exemple, cette solution permettrait de réduire le nombre de composants de 20% et le poids du véhicule de 15 kg.
Ce dernier détail est essentiel pour comprendre comment l’entreprise suédoise entend faire fonctionner la fibre de carbone comme électrodes de batterie. Son PDG, Markus Zetterström, espère que ce développement débouchera sur des applications à grande échelle, non seulement pour les voitures électriques, mais aussi pour les avions ou les bateaux électriques. Pour l’instant, les tests sont effectués en remplaçant les piles AAA dans de petits appareils électroniques.
Sinonus utilise un type spécifique de fibre de carbone qui peut être utilisé comme composant structurel dans les machines et les véhicules, où le châssis est la batterie elle-même. Cette combinaison permet de résoudre l’un des problèmes toujours liés aux voitures électriques, à savoir leur poids, précisément à cause des batteries.
L’utilisation de la fibre de carbone permet de réduire le poids, ce qui favorise non seulement une plus grande autonomie, mais aussi des temps de charge plus rapides et une durée de vie utile plus longue. Les batteries structurelles ne sont pas aussi efficaces que les batteries traditionnelles, car elles ont une densité énergétique plus faible, mais outre le gain de poids, elles les rendent plus sûres.
À quoi ressemble la fibre de carbone utilisée comme batterie
Cela dit, il faut remonter quelques années en arrière pour parler des recherches de l’université technologique de Chalmers, également en Suède, qui, à l’époque (2018), a découvert l’utilisation potentielle de batteries structurelles en fibre de carbone. Selon leurs calculs, les voitures électriques pourraient bénéficier d’une augmentation de 70 % de leur autonomie. De plus, comme elles ne contiennent pas de substances volatiles, elles les rendent plus sûres et moins sujettes aux incendies.
Les chercheurs ont commencé à étudier comment la fibre de carbone pourrait être utilisée pour accomplir d’autres tâches que celles déjà connues : par exemple, elle pourrait servir d’électrodes de batterie, stocker directement de l’énergie et capter l’énergie cinétique. Leurs calculs ont également permis d’estimer que le poids pouvait être réduit de 50 %.
La clé réside dans la microstructure de la fibre de carbone elle-même : les fibres comportant de petits cristaux mal orientés présentent de bonnes propriétés électrochimiques, bien qu’elles perdent un peu de rigidité en termes relatifs ; les fibres comportant de grands cristaux bien orientés, en revanche, offrent une plus grande rigidité telle que nous la connaissons, mais les propriétés électrochimiques sont trop faibles pour que l’on puisse envisager de les utiliser dans des batteries structurelles.
Dans les applications pour voitures électriques, les chercheurs ont constaté qu’une légère réduction de la rigidité ne poserait pas de problème et ne compromettrait pas la structure, ce qui confère un certain potentiel à leurs travaux. Malgré ce point négatif, cette fibre de carbone aux bonnes propriétés électrochimiques présente une rigidité légèrement supérieure à celle de l’acier.
Source : Sinonus
