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Posté le 16/08/2017 à 11:31 par Philippe Schwoerer - Lu 4037 fois - 12 commentaires


MXene et hydrogel dans des batteries pour voitures électriques ?


D’un côté, les supercondensateurs se régénèrent très rapidement mais n’emmagasinent pas autant d’énergie que les batteries. De l’autre, ces dernières sont parfaites pour le stockage, mais demandent un temps de recharge au moins de l’ordre de quelques minutes, quand il ne faut que quelques secondes aux supercondensateurs. Travaillant sur le sujet depuis le début des années 2010, des chercheurs de l’université américaine de Drexel, à Philadelphie (Pennsylvanie), seraient parvenus, en exploitant hydrogel et MXene, à créer un accumulateur rassemblant le meilleur des 2 technologies.

Supercondensateur / Batterie

Une batterie exploite les propriétés chimiques de ses composants et de son électrolyte pour stocker et restituer de l’énergie électrique. Un supercondensateur, - ou supercapacité -, emmagasine l’électricité sous la forme de potentiel électrostatique. Ces 2 types d’accumulateurs sont utilisés dans la mobilité électrique. En illustration, le concept de la Bluecar de Bolloré prévoyait d’embarquer les 2. Même si ce n’est toujours pas le cas aujourd’hui dans cette voiture électrique, l’industriel breton, à travers les développements réalisés au sein de Blue Solutions, joue sur les 2 tableaux, selon les besoins. Ses surpercondensateurs équipent certains engins qui effectuent de fréquents arrêts mis à profit pour une recharge éclair. Ainsi la navette Ar Vag Tredan qui sillonne depuis septembre 2013 la rade de Lorient (56). Dans ses voitures électriques, en revanche, ce sont bien des batteries qui fournissent l’énergie nécessaire à leur propulsion. Les supercapacités restituent l’énergie emmagasinée sur une durée relativement réduite, face aux heures de fonctionnement que peuvent assurer des batteries.

MXene et hydrogel

Nanomatériau extrêmement conducteur, le MXene est composé de carbone, d’oxyde et de métaux conducteurs. Des matériaux plutôt bon marché qui multiplient par 3, 6 et plus la capacité de stockage d’énergie des habituels supercondensateurs. En superposant les couches de MXene de la taille d’un atome, on augmente la capacité de stockage. Les tests menés par les scientifiques de l’université de Drexel ont mis au jour une exceptionnelle durabilité du système, puisque même après 10.000 cycles de charge/décharge les capacités de l’ensemble ne sont pas altérées. Toutefois, la conductivité élevée du MXene n’empêche pas la formation de barrières créées par l’architecture en couches contre la circulation des ions. A la rescousse des chercheurs américains, ceux de l’université Paul Sabatier, de Toulouse (31), qui ont mis au point une électrode en hydrogel qui améliore la mobilité des ions. L’association MXene et hydrogel apporte à l’accumulateur de type supercondensateur des capacité de stockage équivalentes à celles des batteries lithium-ion, pour un temps de recharge de quelques secondes seulement.

Du téléphone portable aux voitures électriques

Il s’agit d’une très belle avancée pour les scientifiques de l’université de Drexel, qui butaient en 2014 sur un problème de taille. Des supercondensateurs MXene avaient alors été obtenus, avec l’idée de remplacer déjà les batteries lithium-ion des bus et voitures électriques. La technologie exploitait de l’acide fluorhydrique hautement toxique et corrosif, difficilement synthétisable à grande échelle. Désormais, avec un équipement abouti, Il ne reste plus qu’à importer ces accumulateurs dans des appareils électriques pour lesquels une recharge éclair a du sens. D’abord au cœur de téléphones portables, les accumulateurs MXene-hydrogel devraient ensuite trouver leur place dans les voitures électriques, selon l’équipe américaine dirigée par le professeur Yury Gogotsi. Sur le papier, la découverte semble des plus prometteuses, et elle l’est, bien sûr. Toutefois, si l’on imagine bien que cette technologie ne sera pas embarquée dans les engins branchés avant quelques années, elle risque fort de relancer une polémique justifiée : Quid, en France, des appels de puissance sur le réseau Enedis avec la multiplication de voitures électriques ainsi alimentées ? En réponse, on imagine très bien des dispositifs positionnés pour réduire le débit lors des pics habituels de consommation, comme c’est d’ailleurs déjà envisagé indépendamment de cette technologie.

Le plein d’essence ou de gazole

Autre question incontournable : Le coût d’acquisition des chargeurs ultrarapides associés, mais aussi de leur raccordement au réseau, sera-t-il supportable par les acteurs de la recharge ? Ce point est déjà trop souvent opposé pour justifier l’absence de déploiement des bornes 50 kW dans certains territoires, et l’on imagine bien qu’il le sera davantage encore avec des infrastructures entièrement nouvelles. Le ravitaillement en énergie des accumulateurs MXene-hydrogel pourrait se montrer moins long que de faire le plein d’essence ou de gazole. Voilà qui éliminerait un des freins au développement des voitures électriques : le fameux temps de recharge des batteries, plus souvent un faux problème au quotidien qu’une réalité. Quoi qu’il en soit, les pétroliers pourraient trouver avec cette nouvelle technologie un moyen d’assurer la pérennité de leurs points de livraisons en carburants. Shell et Total se sont déjà engagés à développer les bornes de recharge dans leurs stations-service. Que délivreront ces commerces dans une quinzaine d’années ? Sans doute principalement de l’électricité, de l’hydrogène et du GNV ! A bon entendeur…


Mots clés : MXene | hydrogel | batterie | supercondensateur | voiture électrique | supercapacité | borne | recharge | Drexel | université | accumulateur
Catégories : Voiture électrique | Voiture hybride rechargeable | Bus électrique et hybride | Batterie |

Commentaires

Posté le 16-08-2017 à 12:04:26 par mullaure

Il est donc urgent d’attendre avant d’acheter un VE puisque les VE actuels sont déjà dépassés par ce qui se prépare dans les cartons des constructeurs automobile...

Posté le 16-08-2017 à 13:17:52 par PMC

…au risque d’envoyer un faux message aux constructeurs, au public et aux collectivités, que les voitures électriques n’intéressent que peu de personnes. Du coup, le développement des voitures électriques est freiné de même que l’arrivée des améliorations.

Posté le 16-08-2017 à 13:21:12 par zikzak

@mullaure
Pas vraiment non. Remplacer des batteries et le système de charge est moins contraignant que remplacer le carburant.
Si les constructeurs étaient regardant quant à l’écologie il suffirait de remplacer les batteries désuètes par leurs remplaçantes.
Vous me direz, ça reste vrai pour le moteur à combustion, remplacer un moteur devrait pouvoir se faire avant de transformer l’ancien véhicule en cube.

Posté le 16-08-2017 à 15:08:27 par Meloux32

Faut pas rêver ! Encore une annonce pour une technologie qu’on ne verra jamais dans nos voitures !

Posté le 16-08-2017 à 15:06:04 par Fred Daran

Avec un supercondensateur dans la station de recharge, le problème des pointes de courant est directement résolu. Il faut juste dimensionner la "supercapacité" pour couvrir les heures de pointe. La station se recharge alors lentement pendant les heures creuses. Le jour où la supercapacité de la station est dépassée, les utilisateurs sont avertis que les bornes passent en mode "normal" (lent).

Posté le 16-08-2017 à 15:50:01 par mullaure

PMC
D’accord avec ça mais envoyer un " VRAI MESSAGE " aux prix pratiqués actuellement pour une auto que je ne peux pas envisager comme unique véhicule, je n’en ai malheureusement pas les moyens...Donc j’attend un VE avec 500kms d’autonomie et rechargeable en quelques minutes partout en France et qui serait mon unique voiture.

Posté le 16-08-2017 à 16:04:03 par mullaure

Fred Daran

Bien sûr, vous avez tout à fait raison.

Posté le 17-08-2017 à 10:14:23 par PMC

@mullaure
Je veux bien comprendre ce qui relève du cas personnel, mais votre premier message et votre réponse semble vouloir en faire un cas général. Pour moi aussi, les voitures électriques sont d’un coup élevé pour mon budget. Néanmoins, j’estime, du fait de la batterie, que les prix sont cohérents. Plus il y a aura de voitures électriques vendues, moins elle coûteront chers. Moins vite elles se développeront, et plus elles resteront chers. Si un constructeur se met à les brader, ce sera pour s’éloigner de ce type de voitures. Encore que maintenant, avec l’objectif 2040…

Posté le 17-08-2017 à 12:53:52 par mullaure

@PMC

Nous sommes d’accord mais pour que les ventes augmentent, il faut bien sûr susciter l’intérêt des acheteurs potentiels en proposant quelque chose de cohérent pour l’automobiliste lambda.
Les constructeurs sont encore loin de l’offre cohérente pour ceux qui n’achètent qu’une seule voiture et il y a bien sûr encore de grands progrès à réaliser:

- Proposer au minimum 500kms d’autonomie réelle

- Réduire le temps de charge complète au maximum à 1/2 heure

- Augmenter fortement les points de charge sur tout le territoire et ne proposer que des bornes de charge fonctionnant avec une CB.

Tant que ces conditions ne seront pas réunies, les ventes de VE resteront malheureusement confidentielles.

So,wait and see...

Posté le 17-08-2017 à 17:14:37 par vaga2171

Lorsque l’on connaît le désastre écologique et humain de la production de lithium en Amérique du sud, on ne peut que prier pour l’avènement rapide des supercondznsateur.
Par ailleurs considérer comme une bénédiction notre parc nucléaire pour alimenter le parc de nos VE est une hérésie.
Enfin,ne pas oublier que le moteur conventionnel peut être alimentégalement avec H2 stockable dans des galettes d’hydrates de magnésium développées en France par "Mac Phy" et que les piles à combustibles du future seront à elecrodes à base de g0raphene et non plus de platine.
Un espoir:les grands groupes pétroliers sont sur tous les coups (il y a déjà 30 stations "total" d’H2 en Allemagne).
Tout n’est qu’affaire de gros sous: la technologie demeure aux ordres de ses ommanditaires.
Pour une fois, pour le bien du plus grand nombre!

Posté le 18-08-2017 à 13:23:40 par Lefrancois

"très belle avancée pour les scientifiques de l’université de Drexel"
"A la rescousse des chercheurs américains, ceux de l’université Paul Sabatier, de Toulouse (31), qui ont mis au point une électrode en hydrogel qui améliore la mobilité des ions."
Les français leurs apportent la solution et ils ramassent les lauriers, sale habitude de dévaloriser la recherche française.
Après les avoir ainsi dévalorisé vous critiquerez le fait qu’on ne leur octroie pas de crédits de recherche.

Posté le 22-08-2017 à 13:12:24 par Mario

@mullaure
Si vous raisonnez comme ça, vous n’achetez jamais rien.
Il est surtout urgent d’attendre avant d’acheter un véhicule essence ou diesel. Et même de ne pas en acheter du tout, parce que dans quelques années plus personnes n’en voudra, et ça ne vaudra plus rien. Alors que les VE d’occasions seront très recherchés, car inusables (comparez le nombre de pièces en mouvement d’un moteur thermique (pistons, soupapes, bielles manivelles, arbre à cames...) et d’un moteur électrique (rotor) et le nombre de périphérique qu’il y a autour pour les faire fonctionner, (boite de vitesse, embrayage, démarreur, alternateur, turbo, échappement, distribution...) et très économes 2€ au 100 km. Pas de vidange, pas de distribution, plaquettes de freins inusables...
Sinon quand on a aussi peu d’informations pour comparer deux véhicules. Je crois qu’il est inutile d’en faire un article et qu’il vaut mieux attendre d’en savoir plus.



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