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Jul 10, 2023

Startups européennes : je pense que nous allons avoir besoin d'une meilleure batterie

L'année prochaine, une entreprise néerlandaise installera un nouveau type de batterie dans un drone et, si tout se passe comme prévu, ce drone volera 50 % plus longtemps qu'avec un lithium-ion (Li-ion) standard.

L'année prochaine, une entreprise néerlandaise installera un nouveau type de batterie dans un drone et, si tout se passe comme prévu, ce drone volera 50 % plus longtemps qu'avec une batterie lithium-ion (Li-ion) standard. Des temps de vol de près d’une heure, disons, au lieu de 34 minutes. Le drone gonflé ne sera pas plus lourd qu'avant et la nouvelle batterie sera en fait plus petite que l'ancienne, bien qu'elle offre plus de puissance.

Les drones à voilure fixe et multirotors ne sont qu’un début. LeydenJar cible également les véhicules électriques et Tim Aanhane, le développeur commercial de l'entreprise, estime que les batteries de l'entreprise pourraient permettre à une voiture électrique d'atteindre une autonomie de 800 ou 900 km, soit environ le double de la norme actuelle du marché.

« L'industrie des batteries évolue rapidement », déclare Aanhane. La batterie de Leydenjar utilise une anode en silicium plutôt qu'en graphite. Ce composant, également connu sous le nom d’électrode négative, est l’endroit où les particules chargées négativement appelées ions perdent des électrons. Les électrons voyagent ensuite dans un circuit électrique, fournissant du courant.

Ce n’est qu’une startup parmi tant d’autres en Europe qui travaillent à l’amélioration de la technologie des batteries. Un objectif clé pour beaucoup dans ce domaine est d’avoir des densités d’énergie élevées – des batteries qui offrent beaucoup plus de puissance que les options Li-ion existantes. Cela a tendance à être mesuré en termes de quantité d’énergie disponible en wattheures (Wh) par unité de volume (litres, l) ou de masse (kilogrammes, kg).

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Alors que la recherche et le développement progressent, notamment dans des pays comme la Chine, il n'y a pas de temps à perdre. L’Europe doit proposer rapidement une technologie de batterie de très bonne qualité, sinon elle risque d’être laissée pour compte.

LeydenJar, qui emploie plus de 70 personnes et a levé à ce jour 100 millions d'euros de financement, teste actuellement ses prototypes de batteries. Aanhane et ses collègues prévoient d'ouvrir une grande usine aux Pays-Bas en 2025. La production annuelle sur le site devrait atteindre 100 mégawattheures de stockage total par batterie, soit à peu près l'équivalent des besoins énergétiques de 100 000 foyers.

"Le silicium, en tant que matériau, peut stocker 10 fois plus d'ions lithium que le graphite", explique Aanhane. Pour la batterie dans son ensemble, cela signifie un rendement d’environ 70 % d’énergie en plus par litre, soit 1 350 Wh/l ou 390 Wh/kg.

LeydenJar affirme avoir résolu un problème clé qui freinait les batteries à anode de silicium dans le passé : un gonflement excessif. Traditionnellement, ces anodes se gonflaient considérablement lorsqu’elles étaient chargées, réduisant ainsi leur durée de vie et les rendant potentiellement dangereuses. Pour contrer cela, LeydenJar fabrique ses anodes en faisant croître de minuscules colonnes de silicium, de plusieurs micromètres d'épaisseur, sur une feuille de cuivre.

« Il y a de l'espace entre eux », explique Aanhane. "Il y a aussi de la porosité à l'intérieur de ces colonnes."

Ces espaces cruciaux dans et autour des colonnes de silicium signifient que le renflement est principalement contenu dans le matériau de la batterie lui-même et que le gonflement global de la cellule de la batterie est comparable à celui d'une batterie à anode en graphite, dit-il. Aanhane ajoute que ce comportement de gonflement limité semble stable sur des centaines de cycles – le processus de charge et d’épuisement répétés de la batterie.

À ce jour, LeydenJar a testé ses batteries sur environ 500 cycles et Aanhane suggère qu'ils visent à aller au-delà de 1 000 cycles. Un autre avantage de cette technologie, dit-il, est qu'elle nécessite beaucoup moins d'énergie à produire que celle nécessaire pour les anodes en graphite, ce qui la rend potentiellement plus respectueuse de l'environnement. Les tests de sécurité n’ont également montré jusqu’à présent aucun risque élevé d’incendie ou d’explosion, ce qui constitue un facteur important dans le développement d’une nouvelle technologie de batterie.

Ces derniers mois, les fabricants de batteries en Asie ont vanté des capacités plus élevées à l'horizon, Gotion, par exemple, affirmant que sa nouvelle batterie Astroinno peut fournir à une voiture électrique une autonomie de 1 000 km. CATL en Chine est un autre pays à surveiller ; la société affirme que sa batterie de 500 Wh/kg pourrait alimenter les avions électriques du futur. Et Toyota, au Japon, affirme développer une technologie de batterie qui pourrait offrir une autonomie impressionnante de 1 500 km à une voiture électrique d’ici 2027.