Nouvelles perspectives pour les batteries

Depuis la “Jamais Contente” en 1899, la traction électrique a prouvé son efficacité. Puissant, souple et d’un rendement exemplaire, le moteur électrique, qui a encore progressé depuis la gestion électronique, ne souffre que du stockage de l’énergie. La batterie doit encore évoluer et, dans la perspective de la limitation d’approvisionnement en carburant fossile, tous les chercheurs travaillent sur des projets d’innovation dans le stockage d’électricité.

Peu de solutions viables aujourd’hui

Plusieurs solutions sont avancées, l’auto-génération avec des cellules photoélectriques, la pile à combustible, qui convertit un carburant (hydrogène) en électricité en rejetant uniquement de l’eau. La mise au point traîne depuis près de cinquante ans. Le volume de l’installation et la source d’énergie mettent encore en cause son bien-fondé pour succéder à la batterie lithium-ion actuelle. Mais les recherches continuent sur de nouveaux principes d’accumulateurs. Communément appelés batteries, les accumulateurs sont groupés en série ou en parallèle pour atteindre la tension et la puissance électrique nécessaires pour actionner un moteur de propulsion. Le couple électrochimique qui délivre du courant peut être de différentes natures, et de nombreuses solutions sont développées par les chercheurs. Parmi celles-ci, on peut en remarquer plusieurs qui sont originales et présentent un avenir pour l’automobile.

Les batteries actuelles

Les plus proches de la série dérivent des batteries lithium utilisées actuellement. Le couple “lithium-air” est une solution soutenue par IBM, depuis 2009. Quand l’accumulateur au plomb pèse 16 kg et le lithium-ion est à 2,2 kg, la batterie lithium-air affiche 0,3 kg. Utilisant l’oxygène dans le couple chimique, ses performances annoncées atteignent 800, et jusqu’à 3 000 km, alors que la Renault Fluence parcourt 160 km avec ses batteries ! Les températures difficiles à maîtriser pénalisent toutefois la batterie Li-oxygène.

La batterie à flux

La nouvelle technologie annoncée est la batterie à flux. Pour l’inventer, les techniciens ont inversé le mode de conception. C’est le liquide de l’accumulateur qui remplace les électrodes chargées d’électricité. Quelle différence cela fait-il ? Elle est principalement dans le mode de recharge. Quand la recharge d’un accumulateur traditionnel impose d’exposer les plaques à un courant pendant de longues heures, c’est le liquide qu’il faut renouveler dans la batterie à flux. Ce liquide est composé de métaux ionisés en solution dans de l’eau. Pour recharger, il suffit donc de vider le circuit, et de le remplir avec une solution régénérée. Comme pour un réservoir de carburant traditionnel, cela prend quelques minutes pour obtenir une charge complète. La batterie à flux est jusqu’à présent limitée dans sa capacité, qui est équivalente à celle d’une bonne batterie lithium-ion, soit 120 Wh/kg (pour rappel, la batterie plomb acide “vaut” 30 Wh/kg). Une société suisse, NanoFlowCell, déclare avoir réussi à tirer 600 Wh/kg de sa batterie à flux. Celle-ci a été montée sur un prototype exposé au salon de l’automobile de Genève en mars dernier, la Quant e-Sportlimousine. La batterie est dotée de deux réservoirs de 100 litres, qui permettent une autonomie théorique de 600 km. Des super-condensateurs régulent la production électrique et permettent la récupération de l’énergie du freinage.

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FOCUS - Le principe de la batterie à flux

Le liquide contenu dans le réservoir circule dans le générateur composé comme une batterie classique de plaques positives et négatives. Les métaux en solution ionisée provoquent l’activation d’un courant aux bornes de la batterie. Le principe est intermédiaire avec la pile à combustible qui, elle, utilise de l’hydrogène. Selon les technologies, l’échange électrique peut exiger la présence d’une membrane et de deux réservoirs ou un seul liquide, telle la batterie de NanoFlowCell. La température de fonctionnement est comprise entre 60 et 160 °C.