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Nov 01, 2023

Nouveau jeu de batteries léger pour offrir des alternatives au transport électrique

La recherche de Cranfield aide à développer une nouvelle génération de batterie

La recherche de Cranfield aide à développer une nouvelle génération de technologies de batteries nécessaires pour un avenir de transport électrique durable.

Les travaux sur les batteries au lithium-soufre font partie d'un nouveau programme de recherche britannique majeur de 29 millions de livres sterling sur le stockage de l'énergie financé par la Faraday Institution.

Les batteries au lithium-soufre présentent un certain nombre d'avantages potentiels par rapport à la technologie existante des batteries au lithium-ion. La disponibilité des batteries lithium-soufre signifiera une option plus légère pour les véhicules : important pour l'électrification des avions court-courriers et des véhicules utilitaires légers en particulier. Les batteries lithium-ion typiques d'aujourd'hui produisent environ 250 wattheures par kg de masse, contre 400 à 600 wattheures par kg de lithium-soufre. À ce stade, les chercheurs pensent que le lithium-soufre pourrait également être une technologie moins chère pour l'industrie et les consommateurs.

Les éléments constitutifs des batteries au lithium-soufre signifient moins de dépendance vis-à-vis des minéraux rares - les types de «matériaux de conflit» qui ne peuvent souvent provenir que de pays où il y a de sérieuses questions sur les droits de l'homme et les conditions d'emploi.

Le Dr Daniel Auger, responsable de la recherche, lecteur en électrification, automatisation et contrôle au centre d'ingénierie des véhicules avancés de l'université de Cranfield, a déclaré : « Avec l'essor continu de l'électrification, il est nécessaire de disposer d'une gamme de technologies de batteries et d'options de développement. Tout en jouant un rôle important Dans ce rôle, les batteries lithium-ion ont commencé à atteindre leurs limites en termes d'amélioration des performances.Le lithium-soufre est l'une des alternatives émergentes les plus proches d'être disponibles dans le commerce.

"Les batteries au lithium-soufre vont avoir une réelle valeur, par exemple, pour les avions, où la charge en carburant est primordiale; pour les véhicules utilitaires légers, leur permettant d'avoir plus de capacité et de ne pas basculer dans la catégorie des 7,5 tonnes. Mais aussi pour les passagers véhicules, la batterie plus légère signifie moins d'énergie nécessaire pour l'accélération et pour surmonter la résistance au roulement. Tout un éventail d'industries va être intéressé par les qualités des nouvelles batteries.

Le projet de recherche LiSTAR - mené par l'University College London et impliquant également les universités de Birmingham, Cambridge, Coventry, Imperial College London, Nottingham, Oxford, Southampton, Surrey - vise à maximiser le potentiel de la technologie lithium-soufre, y compris les questions liées à l'énergie la densité et la durée de vie des cellules, en explorant l'utilisation des matériaux les plus performants.

L'équipe de Cranfield dirigée par Daniel Auger cherche à développer un système sophistiqué de gestion de la batterie : fournir des informations précises sur les niveaux de charge et des informations sur l'impact du fonctionnement du véhicule sur la durée de vie de la batterie. Le travail impliquera également l'exécution de simulations pour modéliser le comportement de la batterie dans des types de véhicules particuliers.

"Ce travail est important car comprendre ce qui se passe à l'intérieur d'une batterie lithium-soufre est plus difficile qu'avec le lithium-ion", a expliqué le Dr Auger. "Il n'y a qu'une seule étape de processus électrochimiques dans le lithium-ion, mais quatre dans le lithium-soufre. La charge est également très" plate ", ce qui signifie qu'il y a des régions de la batterie où il est très difficile de" voir "la charge. Nous devons rechercher différents types d'indicateurs de ce qui se passe."

La deuxième phase du projet LiSTAR débute en avril 2023, s'appuyant sur la recherche universitaire existante sur la technologie, avec des résultats attendus d'ici deux ans.

Le programme de l'Institution Faraday comprend six projets de recherche sur les batteries conçus pour déboucher sur des produits et des projets commerciaux : tels que la prolongation de la durée de vie des batteries, l'amélioration de la sécurité, ainsi que le recyclage et la réutilisation ; et les nouvelles technologies de batterie comme le lithium-soufre et « l'état solide » (utilisant des électrodes solides et un électrolyte plutôt qu'un liquide).

Le professeur Pam Thomas, PDG de la Faraday Institution, a déclaré : « La Faraday Institution s'est engagée à identifier et à investir dans les initiatives de recherche sur les batteries les plus prometteuses et les plus percutantes. Ce recentrage du projet est une partie importante de ce processus et nous permet de diriger encore plus d'efforts vers les domaines de recherche qui offrent le potentiel maximum d'impact sociétal, environnemental et commercial."

Le ministre des Affaires et du Commerce, Nusrat Ghani, a déclaré : « La croissance de l'industrie des batteries est essentielle pour positionner le Royaume-Uni comme le meilleur endroit au monde pour fabriquer des véhicules électriques.

"Ce financement aidera les entreprises à devenir plus innovantes et productives, en aidant à créer plus d'emplois qualifiés et bien rémunérés à travers le Royaume-Uni, en assurant la pérennité de notre économie et en soutenant notre ambition vers un avenir plus propre et plus vert."

Lecteur en Électrification, Automatisme et Contrôle