Jusqu'à quand?

2009/07/01 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

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(Photo: Steve Dean)

« Les commerciaux électroniques nous reprochent aux chercheurs de batteries qui veulent commercialiser de nouveaux produits et qui ne peuvent pas, parce que les batteries ne le permettent pas », déclare Miguel Bengoetxea, chercheur chez CIDETEC-IK4, expert en batteries. Et quand on lui demande quand il va changer la situation, il répond: "C'est la question que se posent tous les experts".

Après plus de quinze ans d'histoire, il n'y a eu aucune révolution dans les batteries. Si c'est beaucoup ou peu de temps, c'est une évaluation par approche, mais il est clair que pour le marché de l'électronique en renouvellement continu est très long.

Dans les premières batteries lithium-ion commercialisées en 1991 l'anode était fabriquée en coke, mais pour deux ans le graphite a remplacé le coke. Cependant, depuis lors, il n'y a pas eu de changements révolutionnaires.

Il y a eu quelques changements, des améliorations sur le même modèle. Ils ont surtout optimisé l'espace intérieur de la batterie, en introduisant des cathodes et des anodes nécessitant moins d'espace, du papier de séparation plus fin, etc. Et ils ont également testé de nouveaux matériaux pour les cathodes, qui offrent une plus grande sécurité, mais avec une densité énergétique moindre.

Mais les experts attendent de grandes améliorations. Bengoetxea croit que oui, c'est-à-dire que la révolution viendra. « Nous, qui cherchons des batteries, espérons que de grands changements se produiront en deux ans ; en définitive, nous vivons et croyons en cela. Mais nous pensons que le changement viendra du secteur automobile ».

Miguel Bengoetxea (à gauche) et Oscar Miguel, chercheurs de CIDETEC-IK4.

(Photo: Guillermo Roa)

Voitures électriques

Cela peut être une conséquence de la crise économique. Il a eu une grande influence sur le secteur automobile et la crise de General Motors a été un exemple clair. Et contre cela, les gouvernements ont mis et mettront de l'argent pour relancer le secteur. Et ils ont investi une partie de leur argent pour pousser les voitures électriques – ou hybrides –. "Ils veulent voir les résultats", dit Bengoetxea.

« Jusqu'à il y a un an, on parlait surtout de piles à hydrogène dans le monde des voitures neuves », déclare Oscar Miguel, chef du département Énergie de CIDETEC-IK4. "Mais aujourd'hui, la situation a changé. Dans le domaine des batteries, la plus grande avancée s'est produite dans la recherche des téléphones mobiles ». Développement de batteries ion-lithium. Au début, ils étaient chers et n'avaient pas de grande capacité. Mais les téléphones mobiles offraient ce dont ils avaient besoin. Une seule batterie lithium-ion remplaçait trois de nickel cadmium. Ils sont maintenant bon marché et ont atteint les caractéristiques qu'exige une voiture : ils fournissent une intensité de quelques milliampères par heure et une énergie d'environ watts par kilo de batterie. Le type de batterie est le même sur les téléphones mobiles que sur les voitures électriques.

En fait, la recherche sur les voitures électriques a beaucoup progressé grâce à l'étude des batteries ion-lithium, plus électriques et hybrides. Les derniers modèles ont déjà des caractéristiques idéales pour une utilisation sur des voyages courts. On a très bien étudié les kilomètres parcourus quotidiennement par un chauffeur de la ville et comment il change l'énergie demandée à la voiture. Mais encore les voitures électriques ont une autonomie limitée et ne sont pas aptes pour les longs voyages.

Charge de la batterie

Les batteries des voitures électriques sont chargées depuis une prise. Les prises peuvent également être chargées sur le réseau domestique, par exemple dans le garage.

Nicki Dugan

Un autre défi à relever est que l'une des plus grandes limitations des voitures électriques est la vitesse de charge des batteries. La charge est encore lente. Les fabricants font de grands efforts pour descendre d'environ trois heures et dans certains cas, ils ont obtenu. Cependant, une heure plus tard, il semble être trop lent, il faut garder à l'esprit que les voitures à essence ne prennent que cinq minutes pour remplir le réservoir.

Cependant, la solution ne sont pas des batteries qui sont chargées très rapidement. Avec de petites piles, des téléphones mobiles, ne demande pas. La charge est effectuée dans un intervalle d'heure et demie environ, n'étant pas prioritaire pour le marché de réduire ce temps. Une des raisons est qu'ils ont conçu un système de chargement spécial pour qu'il ne se charge pas à la même vitesse à tout moment. Au début, environ 90% de la batterie du mobile est chargée à une intensité très élevée. De là, la charge est plus lente. De cette façon, il répond à une urgence, car même si le temps de charge est faible, la batterie fonctionne correctement en peu de temps.

Bien sûr, la batterie d'un téléphone est plus petite que celle d'une voiture et son utilisation est également différente. Et pourtant, l'objectif des ingénieurs n'est pas d'obtenir une technologie permettant un chargement rapide. « Les experts sont plus préoccupés par la méthode de chargement que par la technologie », affirme Miguel. "Si on pouvait charger en 5 minutes, il faudrait mettre une grande puissance sur cette charge. Peut-être ils auraient besoin de 80 kilowatts par heure et il n'y a aucun réseau électrique qui la soutient. La force lumineuse que nous utilisons à la maison est de 3 ou 4 kilowatts par heure ».

Par conséquent, les experts cherchent à recharger les voitures électriques de nuit ou sur des tronçons à faible consommation avec la puissance fournie par le réseau domestique. Et sans se soucier du temps. Si la plupart vont utiliser la voiture électrique à l'avenir est très important. « Si tous les utilisateurs avaient besoin de charger la voiture dans un quart d'heure et se branchent à l'arrivée du travail à la maison, ils brûleraient le réseau électrique », explique Miguel. Des études montrent que le réseau électrique actuel peut accueillir un million de voitures électriques sans aucune modification. La seule condition serait de recharger en heures de faible consommation ».

Futur proche

Batteries lithium-ion dans une voiture électrique actuelle. Ils sont l'adaptation des batteries développées pour les petits appareils électroniques. Ce type de système fournit déjà l'intensité et l'énergie nécessaires pour qu'une voiture puisse fonctionner dans la ville, même s'il doit apporter des améliorations à son bon fonctionnement sur de longs trajets.

Argonne National Laboratory

Ces dernières années, ils ont beaucoup investi dans la recherche de voitures électriques et hybrides. Mais ils manquent encore beaucoup pour qu'ils soient plus abondants que les voitures à essence, et cela ne va pas seulement passer avec l'amélioration des batteries. Changement de marché.

Mais il est également nécessaire d'améliorer les batteries. Et les experts sont convaincus que l'amélioration des batteries pour les voitures héritera du monde des petites batteries. Grâce à cela, le monde des téléphones mobiles et des ordinateurs portables peut subir la révolution qu'il attend. La recherche sur les voitures électriques rendra ce qu'elle devait pour le développement de batteries ion-lithium à la recherche de petites batteries avec une prochaine révolution technologique. Peut-être.