Innovation / Mahle Powertrain et Allotrope Energy présentent une batterie lithium-carbone

Dans leur recherche d’une solution aux temps de recharge trop longs des batteries de voitures électriques, même dotées de la technologie 800 V, Mahle Powertrain et Allotrope Energy ont développé une nouvelle technologie de batterie pour véhicules électriques qui permettrait de réduire le temps de recharge à la durée d’un plein d’essence ou de Diesel. Et si la solution pour « décarboniser » l’atmosphère était dans le carbone ?

Le retour du super condensateur

La technologie de batterie lithium-carbone développée par Mahle Powertrain et Allotrope Energy permet une recharge ultra-rapide tout en offrant une densité énergétique élevée. Pour y parvenir, les deux partenaires font appel à une combinaison lithium-carbone qui combine les avantages des batteries lithium-ion traditionnelles à ceux des super-condensateurs.

« L'inquiétude quant à l'autonomie est souvent citée comme le principal obstacle à l'adoption des véhicules électriques, mais si la batterie pouvait être rechargée dans le même temps qu'il faut pour faire le plein d'un véhicule conventionnel à moteur thermique, une grande partie de cette inquiétude disparaîtrait. » (Dr Mike Bassett, responsable de la recherche chez MAHLE Powertrain)  

En effet, dépourvues de métaux et terres rares, les batteries Li-C sont 100 % recyclables et ne sont pas sujettes au phénomène d’emballement.

Le meilleur des deux mondes

Pour tester la technologie des batteries Li-C en conditions réelles, Mahle Powertrain a cherché à développer une technologie de batteries qui permettent de recharger des cyclomoteurs électriques en 90 secondes entre deux livraisons. Une solution qui éviterait de devoir utiliser plusieurs batteries lithium-ion interchangeables pour chaque cyclomoteur ou de passer à des véhicules de livraison plus grands, lourds et énergivores.

C’est dans ce cadre que la technologie lithium-carbone d’Allotrope Energy s’avère intéressante. Elle combine les capacités de recharge ultrarapide des super condensateurs à la densité énergétique des batteries lithium-ion. Concrètement, la batterie se compose d’une anode de type batterie à haut débit et d’une cathode de type condensateur électrique à double couche (EDLC) à haute capacité, séparées par un électrolyte organique.

Fiabilité et longévité

Cette architecture de cellule permet d’éviter les effets de dégradation thermique propre aux batteries lithium-ion grâce à une stabilité supérieure à température élevée. De la sorte, il devient possible de délivrer un courant électrique de haute puissance et de recharger à très haute vitesse tout en se passant d’un système de refroidissement externe par air ou liquide. En corollaire, on obtient un gain en volume, en poids, en complexité technique et logicielle.

Autre atout considérable de cette technologie, en théorie du moins, c’est sa longévité. La cathode de type condensateur autoriserait plus de 100.000 cycles et donc une durée de vie nettement supérieure à celle du véhicule en lui-même. Combinée à la « recyclabilité » totale de ces cellules, la batterie Li-C se veut de facto plus respectueuse de l’environnement et moins onéreuse.

20 fois plus rapide

Dans le scénario étudié par Mahle Powertrain, pour une batterie de cyclomoteur destiné à la livraison de nourriture, la batterie traditionnelle lithium-ion de 500 Wh nécessiterait une recharge en milieu de service de plus de 30 minutes, même avec un chargeur rapide. En comparaison, la batterie lithium-carbone autorise une recharge à une puissance de 20 kW qui nécessite seulement 90 secondes, soit le temps de charger la livraison suivante. En outre, quand la première imposerait un remplacement pur et simple de la batterie tous les 12 à 24 mois, la seconde tiendrait tout le cycle de vie du cyclomoteur. Il en résulterait un gain de temps, d’argent et une empreinte carbone inférieure.

Cercle vertueux

Dans l’éventualité d’une utilisation sur des véhicules de plus grand format, cette technologie enclencherait un cercle vertueux. Étant plus rapide à recharger, elle permettrait d’équiper une voiture d’une batterie de moindre capacité puisque la recharger plus souvent ne poserait plus de problème et n’imposerait pas de perte de temps excessive. Du coup, la batterie embarquée serait plus légère et plus compacte pour un véhicule plus léger et consommant moins, ce qui augmente l’autonomie, etc.

Les résultats de l’étude seront publiés ce 23 septembre.