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Quel avenir pour la pile au lithium ?

On peut améliorer la capacité d'une pile de... (Photo fournie par Tesla)

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On peut améliorer la capacité d'une pile de différentes façons. La méthode privilégiée par des sociétés comme Panasonic (qui fabrique les piles de Tesla) est d'accroître la proportion de nickel dans la cathode.

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Alain McKenna

Collaboration spéciale

La Presse

Coûteuse et limitée, la technologie du lithium-ion est régulièrement remise en question comme solution de stockage d'énergie dans les véhicules. Ses jours sont-ils déjà comptés ?

De General Motors à Tesla en passant par Toyota, le virage électrique des grands constructeurs d'automobiles n'aurait pas eu lieu sans les piles au lithium-ion. Déjà au tournant du millénaire, au moment où les premières Prius prenaient la route, les ingénieurs de Toyota avaient hâte de remplacer l'hydrure métallique de nickel (NiMH), l'ancêtre du lithium-ion, sous le seuil du coffre de leur emblématique hybride.

Pile à électrolyte solide : 50 000 recharges

Presque 20 ans plus tard, c'est au tour du lithium d'être à bout de souffle. « Le monde a adopté cette technologie initialement conçue pour les petits appareils électroniques à toutes les sauces, jusqu'aux applications de distribution énergétique à grande échelle. Mais les piles au lithium modernes ont un nombre limité de recharges, et risquent même de prendre en feu ou d'exploser.»

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Un camion électrifié alimenté par des batteries à électrolyte solide. Photo Innolith

«Ce dont le monde a besoin aujourd'hui, c'est une pile sûre bonne pour des dizaines de milliers de cycles d'utilisation », résume Alan Greenshields, président de la société Innolith de Bâle, en Suisse.

Évidemment, Innolith, qui vient de mettre au point sa propre solution de stockage de longue durée, prêche pour sa technologie, une formule à électrolyte solide (solid-state) qui promet une efficacité à peu près intacte après 50 000 recharges (contre moins de 1000 pour une pile au lithium conventionnelle). 

La société parle aussi d'un coût d'exploitation entre 3 et 10 fois moins important que celui du lithium, et d'une grande adaptabilité aux systèmes électriques en place puisque ses piles seront fabriquées selon les mêmes normes d'assemblage que les piles actuellement en marché.

Si tout va bien, Innolith commercialisera ses premières piles à partir de 2020, pour les centrales solaires et d'autres applications du genre, mais elle n'écarte pas l'automobile pour autant.

La batterie zinc-air

Dans la lutte mondiale contre la pollution, le transport passe en deuxième après la distribution énergétique, où le solaire et l'éolien sont considérés comme des solutions durables, mais à une condition : qu'on puisse stocker l'énergie produite à partir de ces sources variables pour la distribuer de façon plus prévisible.

La pile zinc-air de la société californienne NantEnergy.... - image 5.0

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La pile zinc-air de la société californienne NantEnergy. Photo NantEnergy

D'où l'importance de mettre au point des piles ayant à la fois une grande capacité, une grande fiabilité et un coût d'installation peu élevé.

Le mois dernier, la société californienne NantEnergy a présenté sa propre solution à ce dilemme : une pile composée d'un mélange zinc-air à la fois performant et peu coûteux. À environ 100 $ US le kilowattheure, sa technologie coûte moitié moins cher que le prix moyen du lithium-ion, qui se situe à 209 $ US en ce moment, selon une étude publiée plus tôt cette année par Bloomberg News Energy Finance.

NantEnergy affirme que des piles rechargeables zinc-air alimentent déjà plus de 110 villages dans neuf pays, en Afrique et en Asie, et qu'elles remplacent par endroits des systèmes au diesel ou même d'anciennes batteries au plomb. « On trouve du zinc partout, même dans ce qu'on mange. C'est un matériau remarquable, car il élimine le recours au lithium et au cobalt, qui sont des métaux rares et dangereux », explique Chuck Ensing, PDG de NantEnergy.

L'homme d'affaires ajoute que sa technologie peut être déployée à petite comme à grande échelle et s'avère donc attrayante dans divers contextes. Elle pourrait bien être installée sous le capot de votre prochaine auto électrique...

Qu'est-ce qui succédera au lithium-ion ?

Voici quelques pistes étudiées pour créer des piles plus durables ou performantes.

Cobalt, phosphate et manganèse...

L'électrification du transport fait poindre une pénurie de lithium, de nickel et de cobalt vers 2025. Ça ouvrira la voie pour des piles au lithium-fer-phosphate, au nickel-cobalt-aluminium et au nickel-manganèse-cobalt, qui composeront 85 % du marché dans sept ans, prédit la firme spécialisée Mackenzie's.

C'est nickel !

On peut améliorer la capacité d'une pile de différentes façons. La méthode privilégiée par des sociétés comme Panasonic (qui fabrique les piles de Tesla) est d'accroître la proportion de nickel dans la cathode. Panasonic pense pouvoir améliorer de 15 % l'autonomie de ses piles au nickel-cobalt-aluminium, avant d'atteindre un seuil où leur composition serait trop instable pour garantir une sécurité optimale.

Et l'hydrogène ?

L'Union européenne pourrait avoir aidé à la commercialisation de voitures à hydrogène en imposant un seuil de 35 % de véhicules à faibles ou sans émissions polluantes sur ses routes en 2035, ce qui accélérera le développement d'une infrastructure de distribution d'hydrogène, la clé du succès pour cette technologie, selon les spécialistes.




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