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De meilleures batteries au lithium pour obtenir un vol d'essai
Les scientifiques savent depuis des décennies que les batteries lithium-métal offrent une puissante combinaison de densité d'énergie et de compacité. Malheureusement, ces batteries présentent également des défis : elles sont difficiles à recharger et elles ont une fâcheuse tendance à s'enflammer.
Start-up basée dans le Massachusetts Systèmes SolidEnergy , issu de le laboratoire MIT de Donald Sadoway en 2012, affirme avoir résolu ces problèmes avec une nouvelle structure d'anode et un électrolyte hybride. Qichao Hu, le fondateur de SolidEnergy, a présenté pour la première fois l'automne dernier un prototype qui fait la moitié de la taille d'une batterie d'iPhone 6 et offre plus d'autonomie par charge. La société affirme qu'elle vendra des batteries pour smartphones au début de l'année prochaine et pour les véhicules électriques en 2018. Mais d'abord, elle s'attaque à un marché plus spécialisé : les drones.
Plus précisément, Hu souligne les drones et ballons à haute altitude en cours de développement pour fournir une connexion Wi-Fi dans les zones reculées. Ils doivent être alimentés par des batteries, mais la durée de vie actuelle des batteries lithium-ion est très courte et les batteries sont lourdes. La nouvelle batterie de SolidEnergy, dit-il, offre la même capacité à la moitié du volume et à la moitié du poids.
L'automne dernier, SolidEnergy a présenté un prototype qui fait la moitié de la taille d'une batterie d'iPhone 6 mais offre plus d'autonomie par charge.
La vente de batteries pour les fabricants de drones pourrait être un moyen d'entrée intelligent pour une nouvelle entreprise de batteries, dont beaucoup ont eu du mal à concurrencer les fournisseurs de batteries établis comme Panasonic, qui a un contrat de plusieurs milliards de dollars pour fournir au constructeur de voitures électriques Tesla des batteries . Mais bien que la technologie de SolidEnergy soit nouvelle, elle n'a pas encore fait ses preuves à l'échelle nécessaire pour s'emparer d'une partie du marché croissant des drones, sans parler des téléphones portables et des véhicules électriques.
Les batteries lithium-ion, qui se trouvent dans la prépondérance des téléphones portables et des véhicules électriques d'aujourd'hui, utilisent une variété de composés d'oxyde de lithium pour la cathode et un matériau non lithium (généralement du graphite) pour l'anode. Les batteries lithium-métal, quant à elles, utilisent une anode métal-lithium. On sait depuis longtemps que les batteries lithium-métal offrent des densités d'énergie plus élevées, mais leur volatilité les rend problématiques.
Le produit de SolidEnergy est une batterie au lithium-métal dotée d'une fine anode à haute énergie constituée d'une feuille de lithium-métal, plutôt que du graphite le plus courant. L'innovation clé de SolidEnergy réside cependant dans l'électrolyte. Pour réduire la tendance de l'anode à devenir moussue ou couverte de bosses qui ont tendance à provoquer des courts-circuits, Hu a développé un électrolyte hybride qui consiste en un revêtement fin et solide sur l'anode, qui protège le lithium métallique de la réaction avec l'électrolyte volatil, et un électrolyte liquide dans la cathode, qui aide la batterie à fonctionner à des températures plus basses.
L'efficacité de la technologie est difficile à juger à ce stade car Hu n'a pas publié ses travaux dans une revue scientifique. Et SolidEnergy fait maintenant face au défi qui a fait dérailler de nombreuses startups de batteries prometteuses : mettre la technologie sur le marché.
Hu a lancé SolidEnergy au moment même où la startup de batteries A123 déposait le bilan. Nous n'avions aucune installation, aucun financement, aucun laboratoire pour construire des batteries, se souvient Hu. Une visite au laboratoire d'A123 à Waltham, dans le Massachusetts, a abouti à un arrangement inhabituel : la nouvelle société utiliserait la chaîne de fabrication d'A123. Ils avaient une belle installation pour construire des batteries et ils m'ont essentiellement appris à les construire, dit Hu. Lorsque A123 a été acquis par le conglomérat chinois Wanxiang Group en 2013, Hu a signé un accord pour continuer à utiliser l'installation. Cet accord expire cet automne et SolidEnergy emménage dans des locaux plus spacieux à Woburn.
L'utilisation des installations d'A123, dit Hu, a forcé SolidEnergy à développer un prototype d'appareil qui pourrait être construit à l'aide d'outils de fabrication lithium-ion conventionnels. Si nous avions construit nos propres laboratoires, nous nous serions concentrés sur les matériaux et nous aurions essentiellement dû développer tout un processus de fabrication autour de ceux-ci, explique Hu. C'est le plus gros problème avec les fabricants de batteries : ils commencent avec des matériaux très intéressants, puis inventent un processus autour d'eux qui n'est pas évolutif. Pour nous, c'était l'inverse : nous devions concevoir un matériau que nous pourrions brancher sur une chaîne de fabrication à grande échelle.
Pourtant, certains remettent en question le programme ambitieux de Hu. Passer d'un prototype fonctionnel en octobre 2015 à des batteries grand public début 2017 et des véhicules électriques en 2018 est un calendrier incroyablement agressif, déclare Jim McDowall, directeur du développement commercial chez le fabricant de batteries Saft, dans un e-mail.
À nouveau rapport de Lux Research constate qu'une nouvelle technologie de stockage d'énergie coûte environ 1 milliard de dollars sur six ans pour être mise sur le marché. SolidEnergy a levé 18 millions de dollars en deux cycles de financement à ce jour.