Cofinancé par le programme Horizon 2020 de la Commission européenne, le projet collaboratif de recherche et d’innovation Cobra devait livrer en 2024 un démonstrateur fonctionnel pour la mobilité électrique. Où en est-on ?
Il y a quatre ans, le cahier des charges du projet Cobra (CObalt-free Batteries for FutuRe Automotive applications) apparaissait clairement ambitieux, avec des améliorations à tous les niveaux. Il était ainsi question d’une densité énergétique portée à 750 Wh/l pour un poids du pack divisé par deux en comprenant son enveloppe.
Avec une durée de vie supérieure à 2 000 cycles utiles de décharge/recharge, la régénération des cellules lithium-ion à capteurs intelligents devait atteindre les 3C, soit, par exemple, 300 kW pour une batterie d’une capacité énergétique de 100 kWh. En outre l’inflammabilité devait être réduite dans une plage de températures de -40 à 100° C, la batterie étant en mesure de contenir un incendie interne jusqu’à 800° C pendant au moins 30 minutes.
En restant sur le volet sécurité, la résistance des packs à la traction et aux chocs devait être augmentée de 300 %. Et tout cela en éliminant des matériaux critiques dont le cobalt en particulier, en présentant un taux de recyclage supérieur à 95 %, et en affichant un coût inférieur à 90 euros du kilowattheure. Quatre ans après, certaines de ces caractéristiques ont déjà été franchies avec d’autres développeurs.
Réunis en un consortium européen, ce sont 18 partenaires de l’industrie automobile, de la recherche, ainsi que des spécialistes de la technologie qui ont travaillé le sujet en bénéficiant d’une enveloppe de l’ordre de 12 millions d’euros.
La présente année 2024 avait été désignée pour la livraison d’un démonstrateur ouvrant sur une technologie que pourrait s’approprier les fabricants européens de cellules de batteries. Avec un impact environnemental amélioré, l’innovation ciblait 2030 et une flotte mondiale de 125 millions de véhicules électriques.
Tous les objectifs n’ont pas encore été atteints. Par exemple le poids, comme l’explique Lluis Trilla, scientifique à l’Institut de recherche énergétique de Catalogne (Irec), partenaire principal du projet. Selon lui, le défi le plus complexe a été « l’intégration de toutes les innovations » dans un « démonstrateur unique » réalisé avec des matériaux tels que bois traité et aluminium recyclé qui ont permis de réduire son poids externe de 30 % par rapport aux autres batteries.
Les acteurs du projet Cobra ont bien réalisé un démonstrateur sous une tension de 400 V que l’on trouve beaucoup sur les voitures particulières et les utilitaires légers. Il se présente sous la forme d’un système de batterie complet. Le pack est composé de 96 cellules lithium-ion sans cobalt.
Grâce à des capteurs de température, de déformation et d’impédance, l’utilisateur d’un véhicule électrique qui sera équipé d’un tel ensemble pourra être informé en temps réel de son état. Seront également accessibles des données rendant compte du bon fonctionnement de la batterie. Et ce, grâce à un capteur de pression et au détecteur de gaz chargés de repérer toute réaction anormale à l’intérieur.
Ce que le consortium met particulièrement en avant, c’est le développement d’un BMS (Battery Management System) innovant. Il intègre un réseau de communication interne sans fil qui exécute une série d’algorithmes et de modèles avancés au cœur même de l’ensemble.
« Le bois, l’un des composants de l’enveloppe de la batterie, associé à l’aluminium recyclé, s’est très bien comporté lors du test de propagation thermique qui consiste à surchauffer une cellule de batterie à des températures extrêmes afin de vérifier sa réaction. Les résultats ont été plutôt positifs », souligne Iván Viáfara, ingénieur du département Applus+ Idiada Battery Systems.
Le démonstrateur a déjà subi une série de tests de validation. Ce qui lui a permis d’atteindre aujourd’hui le niveau de maturité TRL 6, c’est-à-dire la phase ou le démonstrateur a été testé dans un environnement représentatif. Toutefois Lluis Trilla et Iván Viáfara estiment que dans quelques années il pourra atteindre l’échelon TRL 9 qui distingue un système réel éprouvé par des missions opérationnelles réussies.
Ils sont donc confiants sur la possibilité que d’ici 2030 plusieurs des innovations développées pour le projet Cobra soient déjà exploitables afin de parvenir à « des batteries plus durables, plus efficaces et aux performances optimales ». « Maintenant que tout est développé, nous allons essayer de garantir que le projet ait une continuité et que cela ne reste pas dans un tiroir », conclut le chercheur de l’Irec.
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