Si nous développons la future batterie avec des composants en silicium abondant, la capacité de stockage peut être considérablement augmentée.
Alors que le monde évolue rapidement vers des réseaux d'énergie et des systèmes de transport électrifiés, un problème commun est apparu. La capacité de stockage des batteries, qui sont nécessaires pour alimenter des économies de plus en plus électriques, ne parvient pas à suivre le rythme.
Le stockage de l'énergie est intrinsèquement coûteux et, de ce fait, les piles rechargeables ont eu du mal à rester rentables. La batterie rechargeable standard est une batterie au lithium-ion ou Li-ion. Comme les énergies renouvelables et les voitures électriques deviennent moins chères et plus efficaces, la demande d'énergie stockée a considérablement augmenté.
Malheureusement, le stockage sur batterie n'a pas réussi à maintenir le même rythme d'innovation, créant ainsi un obstacle pour les économies qui tentent de passer à l'électricité. La bonne nouvelle est qu'en développant une batterie qui comprend des composants en silicium, la capacité de stockage de la batterie peut être augmentée de manière significative.
L'importance de ces améliorations ne peut être sous-estimée, car les économies continueront à se développer en s'appuyant de plus en plus sur la technologie des batteries pour alimenter leurs économies.
L'innovation dans le domaine du stockage des batteries permet également d'accélérer le rythme auquel la technologie sans carbone est introduite en masse.
La compréhension de la mécanique des batteries rechargeables au lithium-ion est assez simple, car elle peut être divisée en trois parties principales. D'un côté, il y a une électrode positive (dans une batterie, elle est appelée cathode, marquée par le signe +), de l'autre côté, il y a une électrode négative (dans une batterie, elle est appelée anode, marquée par le signe -).
Les véhicules électriques à batterie (BEV) sont alimentés par l'électricité stockée dans un bloc de batteries, qui à son tour fait fonctionner un moteur électrique et fait tourner les roues. Lorsqu'elles sont épuisées, les batteries sont rechargées à l'aide du réseau électrique, ce qui peut se faire via une prise murale ou une station de charge
Au milieu de la batterie, un électrolyte sépare la cathode de l'anode. Une réaction chimique dans la batterie provoque l'accumulation d'électrons dans l'anode (-), et à mesure qu'ils se rassemblent, ils tentent de s'éloigner les uns des autres.
Cela est dû à la tendance naturelle des électrons à se repousser en raison de leur charge électrique négative commune. L'électrolyte au milieu de la batterie empêche les électrons de se disperser vers la cathode (+).
Lorsque les piles sont branchées sur un appareil, un circuit fermé est créé, et les électrons sortent par l'anode (-), à travers le circuit, alimentant l'appareil jusqu'à ce qu'ils atteignent la cathode (+).
Pour recharger une batterie, il suffit d'inverser la direction des électrons en utilisant une autre source d'énergie, comme l'énergie solaire.
Dans les batteries lithium-ion, l'anode est généralement produite à partir de graphite, une forme naturelle de carbone. En faisant passer le matériau de l'anode du graphite au silicium, les batteries peuvent stocker environ dix fois plus d'énergie.
Le silicium est la substance la plus dense en énergie au monde, ce qui signifie que pour les anodes de batterie, il est nettement plus efficace que le graphite. Le silicium est également très abondant, car il est le deuxième élément le plus fréquent sur terre, après l'oxygène.
L'abondance de silicium se traduirait probablement par une baisse des prix de fabrication des piles rechargeables, car l'offre est presque illimitée.
L'amélioration de la capacité de stockage des batteries signifie que, lorsqu'elles seront commercialisées à l'échelle industrielle, les batteries à anode de silicium présenteront des avantages décisifs par rapport à leurs homologues à anode de carbone traditionnelles.
Les voitures électriques, l'énergie verte et les appareils électroniques personnels, entre autres, seront révolutionnés par la possibilité d'exploiter la capacité énergétique des anodes de silicium. Les voitures électriques pourront se déplacer beaucoup plus loin avec une seule charge, ce qui augmentera massivement leur viabilité.
En ce qui concerne l'énergie verte, l'amélioration du stockage des batteries pourrait conduire à de nouvelles options pour la production d'énergie résidentielle, ainsi qu'à l'amélioration de la qualité de vie des communautés isolées du réseau électrique principal du Canada.
Les piles au silicium sont presque prêtes à révolutionner le stockage des piles, et notre technologie innovante PUREVAP™ s'est accélérée ces dernières années et se montre maintenant très prometteuse.
Alors que nous explorons et testons les nombreuses façons d'utiliser le silicium dans les piles, une chose est sûre : les piles au silicium remplaceront efficacement le graphite dans la pile du futur.
HPQ Silicon est un émetteur industriel de niveau 1 de la Bourse de croissance TSX basé au Québec. Avec le soutien de ses partenaires technologiques de classe mondiale, PyroGenesis Canada et NOVACIUM SAS, l'entreprise met au point de nouveaux procédés écologiques indispensables à la fabrication des matériaux critiques nécessaires pour atteindre le niveau zéro d'émissions.
