Mille kilomètres d’autonomie, une quinzaine de minutes pour faire le plein du réservoir et régler l’opération : voilà 2 chiffres qui résument très rapidement le quotidien avec une voiture diesel ou à essence. A part les modèles Tesla et quelques concept-cars, on peut compter sur une moyenne de 150-220 km avec une compacte électrique, et au mieux une vingtaine de minutes pour régénérer à un peu plus de 80% les batteries, à moins de devoir compter plus de 10 heures depuis une prise domestique. Vraiment pas moyen d’inverser l’avantage !? Si, justement, avec le graphène ! Peut-être à peine une minute pour recharger le pack, mais une autonomie qui pourrait être portée à plusieurs milliers de kilomètres.
Paris-Nice impossible en VE sans recharge
Les voitures électriques commercialisées pourront-elles bientôt réaliser un Paris-Nice sans faire le plein ? Pourquoi une telle question ? Tout simplement parce que le 25 mai 2014, Jean Todt ne cachait pas son scepticisme au JDD concernant la mobilité électrique, prétendant que, de son vivant, il ne verrait pas une voiture électrique « faire Paris-Nice » sans recharge. Nous lui espérons de conserver une bonne santé encore longtemps, mais nous serions ravis de lui voir modifier ses propos. Le graphène qui s’apprête à être exploité pour les batteries de traction nous y aiderait. Une petite boutade amicale au président de la FIA, organisatrice des courses de Formule 1, qui a très certainement changé d’avis sur le sujet depuis que la fédération s’est lancée dans le e-Prix de Formule E. Plus globalement et plus sérieusement, les voitures électriques perdraient avec ce composé chimique 2 défauts, – souvent plus théoriques que réels -, qui les condamnent aux yeux de bien des automobilistes : une autonomie trop chiche et un temps de recharge beaucoup trop long par rapport aux modèles thermiques équivalents.
Extrait en 2004
Connu depuis la seconde moitié des années 1940, le graphène n’a pu être extrait du graphite que récemment, en 2004 plus précisément, par Andre Geim, physicien néerlandais d’origine russe attaché au département de physique de l’université de Manchester (Grande-Bretagne). Pour cette découverte, ainsi que les propriétés physiques et électrophysiques particulières qu’il a mises en évidence sur cette nouvelle forme cristalline du carbone, il a obtenu en 2010 le prix Nobel de physique. Le graphène constitue l’élément structurel de base des nanotubes de carbone de forme cylindrique et des fullerènes, sphériques. Ces 2 derniers sont également exploités en rapport avec les voitures électriques : les nanotubes de carbone dans les batteries, et les fullerènes en combinaison de l’hydrogène pour transporter ce dernier avant exploitation dans une pile à combustible. Les recherches sur les applications du graphène et de ses composés sont encore très récentes, mais elles montrent déjà que ces matériaux ont des capacités extraordinaires de stockage de l’énergie qui va les rendre incontournables.
Coûteuse extraction ?
S’il a été dit un jour que l’extraction du graphène était très coûteuse, c’est seulement parce qu’il n’y avait pas beaucoup de laboratoires capables de procéder à cette opération. Ce n’est plus le cas aujourd’hui ! Ce composé se trouve à l’état naturel dans les cristaux de graphite. Désormais, il existe plusieurs méthodes pour l’en extraire : par arrachages successifs de très fines couches à l’aide d’un ruban adhésif, par échauffement sous vide et à très haute température de carbure de silicium, par décomposition catalytique à haute température d’un gaz carboné sur un métal, par oxydation dans un milieu acide.
Supercondensateurs et batteries
Une excellente capacité de stockage et à échanger les ions, une très bonne conductivité qui limite l’échauffement, la finesse des feuilles du matériau, tout cela permet d’envisager l’exploitation du graphène, aussi bien pour les supercondensateurs (ou supercapacités) qui sont utilisés pour recevoir rapidement et restituer de grandes quantités d’énergie, que pour des batteries à temps de rechargement très courts qui pourraient, au choix, être bien plus petites pour une même autonomie, ou d’une taille similaire pour un rayon d’action 4 à 10 fois plus élevé. En outre, tous ces accumulateurs auraient une durée de vie également supérieure, ne serait-ce qu’à celle des batteries au lithium. Qui s’en souvient : à l’origine la Bluecar de Bolloré devait être équipée de supercondensateurs pour ménager la batterie de traction. Ces supercapacités devaient intervenir un peu comme un dispositif tampon dont le rôle aurait été d’encaisser les fortes charge et décharges sur des temps courts, notamment dans les phases d’accélération du véhicule et de régénération par ralentissement. Voilà une application possible du graphène en composant de ces condensateurs spéciaux.
Trop beau pour être vrai ?
Le monde du véhicule électrique a connu au début du siècle actuel une foule d’annonces qui n’ont pas eu de véritables suites et qui ont quelque peu jeté le discrédit sur le genre à ce moment-là. Mais avec le graphène, nous en sommes déjà à une très prochaine phase de production de batteries qui l’exploitent. Depuis le printemps dernier, la société Graphenano, en Espagne, par l’intermédiaire de sa filiale Grabat-Energy, communique sur sa production de batteries au graphène capables de stocker jusqu’à 1 kWh d’énergie électrique dans 1 kg. Le groupe se réjouit, pour des accumulateurs commercialisés moins chers, de disposer d’un bloc qui, comparativement à son équivalent lithium-ion, dispose d’une capacité de 4 à 8 fois supérieure et une durée de vie 4 fois plus grande. En gros, 800 kilomètres d’autonomie pour un poids du pack mesuré à 100 kilos qu’il ne sera pas nécessaire de changer avant mise à la casse… euh… au recyclage, de l’engin. Temps de recharge : de l’ordre de la minute. Mieux qu’avec une voiture thermique ! Ces batteries devraient être disponibles dans le courant de la présente année. Des discussions seraient en cours avec des constructeurs automobiles qui pourraient les employer.
Fisker
Fisker Emotion : c’est peut-être bien le nom de la première voiture commercialisée avec des batteries au graphène. Jeté sur le devant de la scène il y a plus de 2 ans pour permettre la mise sur le marché d’une nouvelle génération d’accumulateurs développée à l’université publique de Los Angeles (Californie), Nanotech s’est allié avec le constructeur pour créer une coentreprise dédiée à la production de cette batterie au graphène. L’engin qui devrait être présenté dans quelques mois sous ses traits définitifs serait commercialisé l’année prochaine. Il s’agirait alors une grande première pour cette technologie d’accumulateurs qui, si elle tient ses promesses, sera très certainement convoitée par la plupart des constructeurs de véhicules électriques et hybrides rechargeables !
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