Développement Durable, RSE et Energies

La technologie NanoDot repose sur l’utilisation de cristaux, de 2 nanomètres de diamètre, contenant des chaînes d’acides aminés, qui vont permettre aux ions de circuler beaucoup plus rapidement entre l’anode et la cathode. Grâce à ce nouveau procédé, il devient dès lors possible de recharger une batterie en des temps inégalés jusqu’à présent.

C'est grâce aux nanotechnologies que ces scientifiques sont parvenus à ce résultat, notamment en utilisant du dioxyde de titanium au lieu du graphite sur l'anode. Le dioxyde de titanium a été "organisé" en nanotubes, ce qui permet d'augmenter très sensiblement sa réactivité et donc le rapidité de chargement (mais aussi la durée de vie des batteries qui serait multipliée par 20).

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Au-delà de la batterie double carbone, Power Japan Plus crée un nouveau matériau à insérer avec le premier et unique matériau de carbone organique au monde – Carbon Complex. Carbon Complex, qui est à base de coton organique naturel, possède des propriétés uniques que n'ont pas les autres matériaux composés de carbone. En contrôlant la taille des cristaux de carbone durant la production, Power Japan Plus peut façonner le Carbon Complex pour diverses applications à haut rendement.

L'un des principaux composants sur lesquels les chercheurs travaillent constitue l'électrolyte, un matériau conducteur d'électricité situé entre les électrodes des batteries. Il existe actuellement 4 modèles d'électrolyte, dont un implique l'eau. L'avantage de cette conception "aqueuse" par rapport aux autres est double. Tout d'abord, elle protège le lithium des interactions avec les gaz de l'atmosphère. Ensuite, elle permet de provoquer des réactions rapides avec l'électrode : 'air'. L'inconvénient majeur reste que l'eau en contact direct avec le lithium pourrait l'endommager.

La technologie utilisée est celle de la batterie en flux redox (ou à oxydo-réduction) dont les électrolytes sont stockés dans deux réservoirs séparés au lieu d'être contenus à l'intérieur de la batterie. Les échanges d'électrons et de protons entre les réservoirs se font par le biais de deux électrodes en carbone poreux, séparées par une membrane échangeuse de protons. Dans le cas présent, les couples d'électrolytes sont une solution d'acide sulfurique et de quinone dans l'un des réservoirs et une solution d'acide bromique et de brome dans le second. Le dispositif de circulation entre les deux réservoirs conditionne la puissance crête de la batterie alors que le volume des réservoirs détermine la capacité de stockage électrique de la batterie. Ces deux paramètres peuvent être fixés de manière indépendante ; il est ainsi possible de stocker de grandes quantités d'énergie à un coût plus réduit que dans les batteries traditionnelles. Cette technologie ouvre ainsi des perspectives très prometteuses pour le stockage des énergies renouvelables (solaire photovoltaïque et éolien notamment).

Selon l'article que les chercheurs ont publié dans la revue Nature du 9 janvier 2014, compte tenu de la densité d'énergie de la quinone utilisée (anthraquinone-2,7-acide disulphonique ou AQDS) supérieure à 50 Wh/kg ou 50Wh/l, le coût des électrolytes quinone-brome serait de 27 $ par KWh, à comparer à 81 $ par KWh pour les électrolytes à base de vanadium.

« Les propriétés physiques de l’argile, constituées de particules de carbure de titane en deux dimensions, ainsi que ses caractéristiques de performance, semblent en faire un candidat exceptionnel pour une utilisation dans des dispositifs de stockage d’énergie, comme les batteries et les super condensateurs« , souligne Yury Gogotsi, directeur de l’équipe de recherche.

A l'opposé des batteries actuelles qui contiennent des matériaux inorganiques non renouvelables, de multiples tentatives pour concevoir les premières batteries renouvelables ont déjà été étudiées. Mais la stratégie de recyclage et de récupération reste un tout nouveau concept. La conception d'une nouvelle batterie à partir d'une autre usagée est également possible. En d'autres termes, un procédé simple permettrait de les réutiliser.

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Grâce au choix adéquat des matériaux qui la composent, la batterie hybride que les équipes des Professeurs de l'UCL Jean-François Gohy et Sorin Melinte ont obtenue permet d'allier les performances des deux technologies : charge ultra-rapide grâce à la composante capacitive et capacité de stockage élevée grâce à la composante batterie lithium-ion. Concrètement, cette technologie permet de recharger complètement une batterie en un temps record de cinq minutes!

Le stockage est un enjeu majeur pour les îles isolées car n'étant pas reliées au réseau principal, les fluctuations de production des énergies renouvelables doivent être stabilisées pour permettre un apport maîtrisé en électricité. Deux types de fluctuations existent : les premières sont rapides et faibles car causées par exemple par le passage de nuage ou une modification dans la vitesse du vent, les autres dues par exemple au changement d'orientation du soleil sont plus lentes et plus importantes. Actuellement, les déficits de production dus à ces fluctuations sont compensés par des moteurs diesel. Cependant, avec l'introduction massive d'énergies renouvelables, il sera plus complexe de pallier rapidement et efficacement ces variations. D'où la nécessité du stockage.

Volkswagen a mis au banc d'essai une nouvelle batterie capable de fournir "entre trois et quatre fois la densité énergétique" d'un modèle comme celui que l'on retrouve dans la Golf Blue-e-motion. En clair, cela signifie un dispositif de stockage d'une taille similaire et capable de délivrer jusqu'à 80 kWh d'énergie contre 26,5 kWh actuellement.

On n'aperçoit qu'un peu de fumée lorsque la cellule est percée, sans plus. Voilà qui est rassurant!

Avec cet accord, SNAM sera responsable du démantèlement et du recyclage des batteries issues des voitures électriques et hybrides, mais également de la collecte de celles-ci pour tout le groupe - Volkswagen, Audi, Seat, Škoda - sur le territoire métropolitain.

Ce sont les deux usines françaises de la SNAM, situées à Saint-Quentin-Fallavier (38) et à Viviez (12), qui vont avoir la gestion de la séparation et du tri des éléments contenus dans les batteries.

De plus, Volkswagen et la SNAM ont mis en place un programme visant à assurer la traçabilité des batteries en fin de vie depuis leur collecte auprès des distributeurs des marques du groupe et des Centres VHU (Véhicule Hors d’Usage) agréés jusqu’au lieu de recyclage.

La collecte et le recyclage des batteries industrielles en Europe sont règlementés par la directive européenne 2006/66/CE. Si celle-ci ne spécifie pas les objectifs de collecte pour les batteries industrielles, depuis septembre 2011, « l’efficacité du recyclage doit atteindre un minimum de 50 % du poids », annonce la SNAM.

Pour s’implanter en Chine, Samsung prévoit d’investir 600 millions de dollars dans un site d’assemblage situé dans la province de Shanxi. Une joint-venture sera par ailleurs établie d’ici au mois d’avril. Elle serait composée du groupe chinois Anqing et d’une société gouvernementale dont le nom n’a pas été révélé.