Le poids de la batterieUne nouvelle technologie chimique favorise l'introduction des véhicules hybrides et électriques Des véhicules à moteur électrique existent depuis longtemps, mais leur popularité souffre depuis toujours du poids et de la taille des lourdes batteries et de leur autonomie limitée. Une nouvelle technologie de film d'ExxonMobil aide à résoudre ce problème et nous rapproche ainsi d'un avenir avec (bien) moins d'émissions nocives. TEXTE ARNE LASANCE | PHOTOS ELECTROVAYA, EXXONMOBIL C 'est aux Pays-Bas que nous trouvons l'origine de la voiture la plus écologique. En 1835, plus de 50 ans après l'invention de la batterie par Alessandro CondediVolta, Siebrandus Stratingh construisit à Groningen le premier véhicule expérimental au monde roulant à l'électricité. Il était trop petit pour des applications sérieuses, mais c'était une primeur mondiale! Un grand modèle était impossible à l'époque en raison du manque de puissance des batteries et des moteurs. Cinquante ans plus tard, le Belge Camille Jenatzy n'avait plus ces problèmes grâce à l'invention de l'accumulateur et à la disponibilité de moteurs électriques puissants. Avec sa voiture à moteur électrique La Jamais Contente, roulant sur des pneus pleins Michelin, il a même battu le record du monde de vitesse (105,882 km/h) sur terre le 1er mai 1899. La Jamais Contente était la première voiture dépassant le 100 km à l'heure. Elle était équipée de deux moteurs Postel-Vinay qui, avec 200 V / 124 Ampères, généraient environ 68 cv. Plus tard, Jenatzy a également créé à Paris une petite usine de camionnettes électriques. A l'époque, c'était une alternative bienvenue aux voitures à chevaux qui abandonnaient trop de fumier. En raison de l'amélioration constante des moteurs à combustion, les voitures électriques qui au départ avaient été si populaires ont rapi- dement disparu de la scène. Depuis, sous l'influence d'une conscience écologique accrue, le courant a changé. Suite au besoin de véhicules propres qui n'émettent pas ou peu de gaz, les voitures électriques ou les hybrides semi-électriques bénéficient d'un grand intérêt. Et grâce au développement de technologies innovatrices pour les batteries, le jour approche où les voitures électriques deviendront une alternative écologique mais également concurrentielle, surtout en ville.
La détentrice du record mondial en 1899: la Jamais Contente à moteur électrique. De plus en plus petites et légères | Si, dans le temps, les voitures électriques ont été vaincues par la suprématie des voitures avec un moteur à essence ou au diesel, ce n'est pas en raison de la puissance de leur moteur, mais en raison des limites que posaient leurs batteries comme l'a démontré le record de vitesse de Jenatzy. Les batteries au plomb du dix-neuvième siècle, qui sont d'ailleurs encore toujours utilisées sous une forme améliorée (voir De la pile à la première batterie), conviennent parfaitement pour alimenter le démarreur, mais en raison de leur poids élevé et de leur puissance limitée, elles ne sont pas pratiques comme source d'énergie pour les moteurs de voiture. Cela ne vaut pas pour les successeurs modernes de la batterie au plomb, les batteries au nickel-cadmium (NiCd) et au nickelmétal- hydrure (NiMH). Ce sont des sources d'énergie plus petites, plus légères et plus efficaces, qui tout comme les batteries au plomb sont chargées en les connectant à une source de courant électrique.
Quatre générations de batteries: l'accumulateur à plomb et en dessous de gauche à droite, une pile au nickelcadmium, une pile au nickelmétalhydrure et une pile au lithiumion. De plus, elles supportent des fortes sollicitations et elles peuvent être chargées rapidement. Mais elles présentent également des inconvénients. La qualité des batteries NiCd se détériore rapidement si elles sont rechargées avant d'être totalement vides (l'effet de "mémoire"). De plus, le cadmium est très toxique. C'est pourquoi, dès qu'ils en ont eu l'occasion, les producteurs et les utilisateurs sont passés massivement aux batteries de nickel-métal-hydrure (NiMH), qui livrent des performances similaires, mais qui ne contiennent pas de cadmium. Les batteries NiMH ont en outre bien moins d'ennuis de l'effet de mémoire. Par contre, elles supportent moins bien les très basses et les très hautes températures. Pour les moteurs électriques des voitures électriques et hybrides actuelles, on utilise également des batteries plus ou moins grandes de nickel-métal-hydrure. Dans un des modèles hybrides les plus célèbres, la Toyota Prius, cette source d'énergie livre une puissance de 21 kW. Malgré cela, son poids est encore trop élevé pour concurrencer efficacement les voitures conventionnelles dotées (uniquement) d'un moteur à combustion. C'est pourquoi, l'on s'acharne à trouver des solutions plus légères et plus compactes.
Aperçu schématique d'une pile au lithium-ion Un miracle de la technique | Le nouveau successeur de la batterie NiMH semble très prometteur. Dans de nombreux appareils, on trouve actuellement une batterie lithium-ion très compacte et très légère. Les batteries de ce type produisent du courant lorsque des atomes chargés d'électricité (ions) passent par une séparation (le séparateur) d'une électrode (l'anode) vers l'autre (la cathode). Un film extrêmement fin réalisé en polymère fait office de séparateur. Il laisse passer les ions, mais évite tout contact entre la cathode et l'anode, ce qui provoquerait un court-circuit. Les batteries au lithiumion sont un vrai miracle de la technique et elles ont provoqué une révolution dans l'électronique de consommation. Grâce à ces batteries, les appareils tels que des GSM, des portables, des GPS et de iPods pèsent de moins en moins et nous devons les charger moins souvent. Elles sont en effet plus petites, plus légères et elles livrent comparativement bien plus d'énergie que des batteries NiMH. Un seul problème limite leur succès jusqu'à ce jour: les batteries au lithium-ion ne supportent pas la chaleur. En cas de hautes températures, la batterie s'use plus vite et de plus, elle n'est plus fiable. Il arrive même que des batteries au lithium-ion s'enflamment spontanément. Une sépara- tion effective et fiable des électrodes pourrait l'éviter, mais hélas le genre de film séparateur utilisé dans ces petites batteries lithium-ion n'est pas assez solide pour des grands exemplaires, qui pourraient servir de source d'énergie dans des voitures électriques et hybrides. "N'était" pas suffisamment solide, devons-nous dire. Car récemment, des scientifiques d'ExxonMobil Chemical et de leur partenaire japonais Tonen Chemical sont arrivés à créer un nouveau type de film séparateur qui augmente considérablement la sécurité et la fiabilité ainsi que la puissance des plus grandes batteries lithium-ion. Etant donné que, de plus, ces batteries sont plus petites et plus légères que les batteries NiMH, une nouvelle génération améliorée de voitures propres verra certainement le jour. ExxonMobil travaille en étroite collaboration avec des producteurs de batteries et des fabricants de voitures renommés pour accélérer ce processus.
La maya 300 | En janvier, ExxonMobil a présenté le premier résultat concret de cette collaboration. Le nouveau film séparateur forme un élément intégral des nouvelles voitures d'Electrovaya, une entreprise canadienne qui est active dans ce qu'elle nomme elle-même des portable power solutions. Leur gamme de produits comporte non seulement une série de véhicules à moteur électrique, mais également une nouvelle génération de batteries lithium-ion dans lesquelles le tout nouveau film séparateur d'ExxonMobil a été utilisé. Electrovaya vient de sortir la Maya 300 qui est équipée de ces batteries et qui est destinée à un usage urbain avec une vitesse maximale de 50 km à l'heure et un rayon d'action d'environ 200 km. Après cela, il faut la recharger. Simplement et rapidement dans son garage. |
