Dans une démarche qui pourrait changer la donne pour l'industrie des véhicules électriques, Stellantis et Zeta Energy Corp s'associent pour développer des batteries de véhicules électriques de nouvelle génération qui ont une autonomie plus longue, plus de puissance, se chargent 50 % plus rapidement et coûtent moins de la moitié.
Les batteries lithium-ion ont été la force motrice de la révolution des véhicules électriques (VE) depuis que Tesla a présenté au monde le Roadster en 2008, qui était alimenté par une batterie lithium-ion de 53 kWh et avait une autonomie d'environ 245 miles (394 kilomètres). L'emblématique Roadster double presque l'autonomie de 1 140 milles (225 kilomètres) du véhicule électrique de 1 140 milles (225 kilomètres) de General Motors.
Bien que le concept de batteries lithium-soufre (Li-S) ait été proposé dès les années 1960, son application pratique a été limitée en raison de problèmes tels qu'un cycle de vie court et une perte de capacité causée par « l'effet navette polysulfure » unique des batteries lithium-soufre (Li-S). Lorsque la batterie est déchargée, le soufre du côté cathode réagit avec le lithium pour former du polysulfure de lithium, qui se diffuse à travers l'électrolyte jusqu'à l'anode, laissant des dépôts. Lors du chargement, certains polysulfures migreront vers la cathode, mais tous ne migreront pas vers l'anode, ce qui entraînera une dégradation rapide des performances de la batterie.
Zeta, basée au Texas, en partenariat avec le géant mondial de l'automobile Stellantis, pense avoir résolu le problème.
Les progrès récents dans la technologie des matériaux et le développement de couches et de revêtements barrières piègent ces polysulfures et les empêchent de « se fermer » entre les électrodes, luttant ainsi efficacement contre l’effet néfaste du vieillissement prématuré.
Ce partenariat pourrait signifier un bond en avant dans la technologie des batteries pour véhicules électriques :
Les batteries lithium-soufre sont beaucoup plus légères que les batteries lithium-ion. L'énergie par kilogramme des batteries lithium-ion se situe généralement entre 150 et 250 wattheures (Wh/kg). Les batteries lithium-soufre peuvent atteindre 400-600 Wh/kg.
Les batteries au lithium-soufre peuvent fournir la même quantité d'énergie dans un boîtier plus petit, ce qui signifie non seulement une autonomie plus longue pour les véhicules électriques (car le poids de la batterie est 30 à 50 % plus léger), mais également une meilleure maniabilité et de meilleures performances. Plus c'est léger, mieux c'est.
Les entreprises affirment également que les vitesses de charge rapides sont 50 % plus rapides que celles des batteries lithium-ion traditionnelles. Les batteries lithium-soufre ont une structure chimique plus simple et ne reposent pas sur la lente diffusion des ions lithium dans des matériaux solides tels que le graphite dans les batteries lithium-ion. Au lieu de cela, la réaction entre le lithium et le soufre se produit directement, plus rapidement et plus directement. De plus, ils fonctionnent à une tension plus faible, ils ont donc moins de résistance lors de la charge et absorbent l'énergie plus rapidement.
En fin de compte, le coût par kWh des batteries lithium-soufre devrait être inférieur de moitié à celui des batteries lithium-ion.
Le soufre est abondant et les batteries lithium-soufre de Zeta utilisent des déchets tels que le méthane et le soufre non raffiné, provenant de diverses industries. En outre, ils suppriment des matériaux coûteux et difficiles à obtenir, tels que le cobalt, le graphite, le manganèse ou le nickel, à partir desquels sont également fabriquées les batteries lithium-ion. Par rapport à la technologie des batteries existante, l'approche de Zeta peut utiliser des matériaux locaux et utiliser les usines existantes pour assembler les batteries, réduisant ainsi les émissions de CO2.
Elles sont également plus sûres que les batteries lithium-ion : les batteries lithium-ion contiennent « soufre » dans leur nom, mais ce n'est pas la même chose que le soufre contenu dans la poudre à canon, les allumettes ou les feux d'artifice. Le soufre contenu dans les batteries lithium-soufre est solide. L'électrolyte des batteries lithium-soufre n'est pas aussi inflammable que les batteries lithium-ion classiques. La cause des incendies de batterie est souvent l’électrolyte. Les batteries de véhicules électriques ne sont cependant pas sans défauts, car l’utilisation d’anodes au lithium métallique peut présenter des risques tels que la formation de dendrites, qui peuvent entraîner des courts-circuits.
Mais si vous avez déjà vu une batterie de véhicule électrique prendre feu, vous savez à quel point cela peut être destructeur. Lorsque les batteries lithium-ion « se dégonflent » ou explosent, les pompiers doivent souvent attendre que l’incendie s’éteigne. Une perforation ou un emballement thermique (généralement dû à une surcharge) peut provoquer une réaction en chaîne générant de grandes quantités de chaleur dans les batteries lithium-ion. La réaction chimique du soufre étant moins exothermique, les batteries lithium-soufre sont moins sujettes à cette condition. Sans ingrédients comme le cobalt et le nickel pour alimenter la combustion, les batteries au lithium-soufre sont considérées comme plus sûres que les batteries qui alimentent les voitures électriques, les ordinateurs portables, les téléphones portables et plus encore.
Stellantis vise à lancer des véhicules électriques au lithium-soufre d'ici 2030, une collaboration qui pourrait redéfinir notre façon de penser les véhicules électriques.