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Les véhicules hybrides sont depuis longtemps présentés comme des alternatives durables aux véhicules classiques dans la mesure où ils consomment beaucoup moins de combustible fossile et produisent bien moins de gaz à effet de serre. Malgré leur potentiel prometteur, le type de batterie qu’ils requièrent limite leur adoption par le marché.
Les batteries plomb-acide qui ont été utilisées pendant des décennies dans les voitures sont économiques, fiables et leur performance a été démontrée. Cependant, de nouvelles technologies de batteries et des normes anti-pollution plus strictes sur les émissions de dioxyde de carbone, ainsi que l’interdiction de l’usage de matériaux dangereux, ont conduit à une nette réduction de leur utilisation.
L’objectif du projet LEFAPO financé par l’UE était de proposer une technologie de remplacement de ces batteries plomb-acide qui font partie de notre quotidien depuis plus de 150 ans. «Du fait de leur coût réduit et de courants de démarrage élevés les batteries plomb-acide restent très demandées pour les démarreurs de voitures y compris pour les véhicules électriques. Elles s’avèrent toutefois très lourdes par rapport à la quantité d’énergie qu’elles stockent ce qui constitue un gros inconvénient pour les applications mobiles» explique Josef Tichánek responsable du développement commercial chez Olife Corporation.
Les avantages des supercondensateurs
Les supercondensateurs peuvent stocker plus de charge électrique que les condensateurs classiques. La grande surface des électrodes au charbon actif associée à la distance extrêmement faible séparant les deux couches confèrent au dispositif la capacitance de sortie la plus élevée.
Les applications des supercondensateurs ne cessent de se développer dans le secteur des transports. Leurs taux de charge et d’auto-décharge sont spectaculaires comparés à ceux des batteries. Cela s’explique par le fait que l’énergie électrique soit stockée par voie électrostatique et non sous la forme d’énergie chimique liée comme c’est le cas dans les batteries classiques.
Défauts et solution hybride
Bien que les supercondensateurs offrent une capacitance élevée et la capacité de recharger des voitures hybrides en quelques secondes, certaines de leurs propriétés sont par essence indésirables. Les supercondensateurs présentent une caractéristique appelée l’auto-décharge, qui implique qu’ils ne sont pas vraiment en mesure de contenir beaucoup d’énergie sur un temps long. Par ailleurs, leur faible densité énergétique (la quantité d’énergie qu’ils peuvent stocker par kilogramme) les désavantage fortement par rapport aux batteries plomb-acide ou lithium-ion.
Le projet LEFAPO est parvenu à tirer parti de toute la capacité des supercondensateurs, au moins pour des applications liées aux véhicules électriques, en les associant à des batteries lithium-ion. Le résultat est un dispositif présentant une densité énergétique supérieure à celle d’un supercondensateur mais sans ses caractéristiques d’auto-décharge, et réalisant plus de cycles charge-décharge qu’une batterie lithium-ion.
«Associer des cellules au lithium à des supercondensateurs est la toute dernière technologie des véhicules hybrides. Les supercondensateurs peuvent absorber rapidement l’énergie électrique générée lors d’un événement de freinage et la stocker dans la batterie pour un usage ultérieur. La rapidité à laquelle il faut que cela puisse se produire est difficile à obtenir uniquement à partir de technologies plomb-acide et même à base de lithium», souligne Josef Tichánek. Avec sa capacité à stocker rapidement de l’énergie, ce système hybride est idéal pour des dispositifs marche-arrêt.
«La nouvelle technologie de Olife est conçue pour fournir 10 ans de service, ce qui représente le double de la durée de vie d’une batterie plomb-acide», ajoute Josef Tichánek. Qui plus est, ce dispositif est 50 % plus léger et permet un chargement plus rapide, environ trois fois plus rapide, que son homologue.
«Notre objectif était de mettre au point une batterie de démarrage à la pointe de la technologie automobile qui soit sure et réponde aux exigences à la fois écologiques et techniques des véhicules modernes. Cette batterie peut être utilisée telle quelle ou être adaptée aux besoins des marchés cibles», conclut Josef Tichánek. Et, point important, la batterie ne contient absolument pas de plomb, ni aucun autre matériau toxique.
Pour plus d'information voir: projet LEFAPO
Source: © Union européenne, [2019] / CORDIS
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Tout ça pour démarrer un moteur thermique conventionnel...