Les progrès rapides de la technologie des batteries au lithium-ion (Li-ion) au cours de la dernière décennie se sont avérés massivement bénéfiques pour les industries connexes, à savoir les véhicules électriques (VE) et le stockage de l'énergie.
La force de ces industries sur le marché est étroitement liée à la puissance et à la durabilité des batteries Li-ion, car les batteries plus performantes encouragent l'utilisation des VE et la production d'énergie renouvelable. Grâce à cette étroite connexion industrielle, les impacts de l'innovation dans la technologie des batteries Li-ion sont considérablement amplifiés.
C'est pourquoi deux percées récentes, l'une développée par Tesla et l'autre par HPQ Silicon (une entreprise de nanomatériaux en silicium basée au Canada), sont si importantes.
La première percée passionnante a permis à Tesla, en collaboration avec l'université de Dalhousie, de travailler sur des améliorations innovantes du nombre de cycles de charge que peuvent effectuer les batteries Li-ion. Le partenariat a récemment achevé un test modèle qui a permis une augmentation impressionnante de la capacité des cycles de charge.
Batterie Tesla modèle S standard 100 kWh (Forbes)
Le cycle de vie typique des batteries Li-ion varie entre 500 et 1500 cycles de charge, avec une moyenne d'environ 1000 cycles.
Démontrant son talent pour l'innovation technologique et brisant les attentes, Tesla a développé avec succès des prototypes de batteries qui effectuent des charges allant jusqu'à 4000 cycles. Le quadruplement de la capacité de cycle de charge des batteries Li-ion standard existantes se traduirait par une augmentation massive de la longévité des batteries Li-ion.
Comme mentionné précédemment, ce développement de la technologie des batteries Li-ion se répercuterait sur les marchés connexes.
La deuxième percée passionnante dans la technologie des batteries Li-ion est le fruit d'un travail de collaboration entre HPQ Silicon et le professeur Lionel ROUÉ de l'Institut national de recherche scientifique (INRS).
Le professeur Lionel ROUÉ a développé un programme scientifique axé sur l'étude de nouveaux matériaux d'électrodes pour diverses applications d'intérêt industriel (piles, production d'aluminium, etc.). Ces dernières années, une partie importante de ses activités de recherche a été consacrée à l'étude des anodes de Si pour les batteries Li-ion et au développement de méthodes de caractérisation in situ appliquées aux batteries. Il est l'auteur de plus de 150 publications, dont une vingtaine d'articles et 2 brevets sur les anodes à base de Si pour les batteries Li-ion. Il a reçu le prix Energia de l'Association québécoise pour la maîtrise de l'énergie pour ses travaux dans ce domaine.
Dans le cadre des projets de cette collaboration avec le professeur Lionel ROUÉ, évalue les performances électrochimiques de différents matériaux produits par le HPQ PUREVAP™ Réacteur de réduction au quartz ("QRR") pour les batteries Li-ion.
En plus de travailler avec le professeur ROUÉ, HPQ travaille avec PyroGenesis Canada Inc. (TSX-V : PYR) pour développer le PUREVAP™ Silicon Nano Reactor (SiNR), un nouveau procédé breveté qui peut utiliser différentes puretés de silicium (Si) comme matière première, pour fabriquer des nanopoudres et des nanofils de silicium sphériques nécessaires aux fabricants de batteries lithium-ion de la prochaine génération. HPQ travaille avec la société française Apollon Solar pour utiliser leur procédé breveté et développer une capacité à produire commercialement des tranches de silicium (Si) poreuses et des poudres de silicium (Si) poreuses pour les batteries tout solide et des poudres de silicium poreuses pour les batteries Li-ion.
Les recherches suggèrent que le remplacement des matériaux en graphite par des anodes en silicium dans les batteries Li-ion promet une augmentation de près de dix fois (10x) de la capacité spécifique de l'anode, induisant un gain de 20 à 40 % de la densité énergétique des batteries Li-ion.
Une augmentation de la densité énergétique d'une telle ampleur pourrait potentiellement doubler les distances entre les charges des VE, sans compromettre le poids du véhicule.
Le silicium est un minéral léger et est souvent utilisé en remplacement de l'acier dans les voitures afin de réduire le poids des véhicules et la dépendance au gaz. En tant qu'industrie, le stockage des batteries verrait également les conditions du marché s'améliorer considérablement grâce à cette innovation.
Pour parvenir à 100 % d'énergies renouvelables, il faut un stockage d'énergie bon marché (Shutterstock).
La production d'énergie renouvelable repose souvent sur le stockage sur batterie en raison de la nature on/off de la production d'énergie renouvelable. L'amélioration de l'efficacité de la technologie des batteries Li-ion permettrait de réduire considérablement le prix du stockage de l'énergie renouvelable excédentaire, ce qui augmenterait encore sa viabilité.
Les avancées technologiques dans le domaine du stockage des batteries Li-ion ont un impact unique sur l'industrie verte, car elles renforcent simultanément la force commerciale des VE et l'industrie du stockage de l'énergie.
Les innovations décrites par Tesla et HPQ, ainsi que leurs partenaires universitaires respectifs, donnent un aperçu de ce que l'avenir nous réserve.
L'augmentation massive de la puissance, de l'efficacité et de la longévité des batteries Li-ion produira une myriade d'avantages pour les économies qui choisiront d'en profiter, surtout à l'ère de l'électrification mondiale. Ces progrès continuent de montrer la force et la polyvalence remarquables du silicium en tant que matériau de fabrication et indiquent qu'une révolution technologique du stockage de l'énergie est en cours.
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.
