Déjà, de quoi parle-t-on ? Le borophène est une fine couche de 1 atome d’épaisseur d’atomes de bore organisés en une forme allotropique. C’est la même chose pour le graphène mais avec du carbone cette fois. Théorisé en 1996, le borophène n’a été produit qu’en 2015. Pour cela, on vaporise un gaz de bore sur une surface froide en argent pur, sous un très-grand vide.
La structure cristalline de l’argent force l’arrangement des atomes de bore. En théorie, un atome se lie à 6 autres atomes, créant une structure régulière. Mais, en fonction de la surface sur laquelle on vaporise le bore, il se crée des « trous » dans la couche de borophène.
Pourquoi est-il intéressant ?
En fait, en mettant une couche de 1 atome d’épaisseur de certains éléments, on dope l’anode d’une batterie (pôle négatif). En effet, le borophène est un excellent conducteur et transporteur d’ion. Sa conductivité surpasse celle du graphène. Sa capacité spécifique théorique est également 4 à 6 fois plus élevée que le graphite (selon la forme allotropique du borophène).
Tout ce qu’il faut pour améliorer les caractéristiques de recharge des piles composants les batteries de nos appareils électroniques, mais aussi des voitures électriques à batterie. Et ainsi, pouvoir recharger en quelques minutes des batteries de grande capacité.
On pourrait même envisager de passer à des batteries au sodium plutôt que le lithium. Abondant et facilement « récoltable » (donc pas cher), le sodium est un grand atome aux déplacements « lents ». Avec du borophène sur l’anode, la théorie indique que les performances seraient 1000 fois plus importantes. De quoi envisager une génération de batteries au sodium.
D’autres possibilités
Jusqu’à présent, les scientifiques se penchaient sur le graphène comme matériaux dopant. Mais, le borophène a pour lui d’être plus résistant tout en étant plus souple ! En plus de pouvoir doper une batterie, le borphène peut également stocker l’hydrogène. Il est donc ainsi un dopant des réactions catalytiques transformant de l’eau en hydrogène et oxygène. De quoi lui voir un avenir aussi dans les voitures électriques à hydrogène.
Le borophène est même un excellent support pour capturer du CO2. En fonction d’une charge électrique à laquelle il est soumis, l’élément capture ou relâche du CO2. On peut ainsi créer des pièges à CO2 et faire une électroréduction de ce dernier.
Tout ceci peut être retrouvé dans la publication de plusieurs chercheurs de l’Université de Xiamen (Chine) ou de l’Université Nationale de Singapour. Pour les plus curieux, c’est la référence arXiv:1903.11304v2 [cond-mat.mtrl-sci].
Pas pour demain
Bon, on va doucher les espoirs les plus fous des plus optimistes, les batteries au borophène ce n’est pas pour demain, ni même après-demain sans doute. Mais, en tant que matériau prometteur, il ouvre la voie à de futurs nouveaux bonds technologiques pour les batteries.
Actuellement, la synthèse du borophène en est à ses débuts et les découvertes fourmillent littéralement. De nombreuses études et publications sont faites, dont beaucoup viennent de Chine où le véhicule électrique est poussé par l’état. L’un des premiers points à résoudre sera de résoudre le transfert du borophène de son substrat (argent, cuivre, etc.) sur l’électrode.
D’ici là on aura peut-être enfin des batteries au graphène en grande quantité ? Et des véhicules électriques à batterie moins « pachydermiques ».
Illustration : DOI:10.1080/21663831.2017.1298539 (CC BY 4.0) les deux formes allotropiques β12 et χ3 du borophène
« Et ainsi, pouvoir recharger en quelques minutes des batteries de grande capacité. »
Il y a un truc que je n’ai pas dû bien comprendre.
Une batterie de 100 kwh d’une Model S a besoin de 100 kw pour se recharger en 1h, 200 kw pour se recharger en 30 min et 400 kw pour se recharger en 15 min. On ne doit pas être loin de « en quelques minutes ».
Pour avoir 400 kw sous 240 V d’une prise domestique il faudrait un câble capable de faire passer plus de 1600 A. Pour rappel, un disjoncteur d’une prise domestique est à 16 A. Pour avoir 400 kw sous 800 V (Porsche avait parlé de cette tension pour se Mission E, je ne sais pas si c’est encore d’actualité), il faudrait un câble capable de faire passer 500 A. Pour moi elle vient surtout de là la limitation qui empêche de recharger en quelques minutes.
@seb, oui, mais une batterie se recharge « vite » à 80 % puis beaucoup plus longtemps pour les 20 derniers %.
@SGL, ça ne change rien, il faut toujours trouver 80 kw pour avoir les 80% en 1h donc 320 kw pour les avoir en 15 min, donc 400 A sous 800 V.
Le standard combo CCS est à 350 kW, Chademo 2.0 sera à 400 kW.
Le 200 kW est du 400 A sous 500 V.
https://www.chademo.com/technology/high-power/
ABB (sponsor de la Formule E) a lancé son 350 kW l’an dernier :
https://new.abb.com/news/detail/4439/abb-powers-e-mobility-with-launch-of-first-350-kw-high-power-car-charger
Rien d’impossible 😉
Bonjour, a voir vos conversations, la réponse de SEB est cohérente, comment fournir autant de puissance si, par hasard, beaucoup de monde se branche en même temps, combien de centrales nucléaires faudra t’il (bonjour l’économie d’énergie) rien que pour recharger tout ça, et qui acceptera de payer des sommes faramineuses pratiquement tous les jours si les gens se servent tous les jours de leurs vehicules (200 kW sous 400 volts = 200000 / 400 = 500 ampères et en 220 volts….) il y a pas mal de compteurs (Ainsi que de comptes en banque) qui vont fumer ?!?!?!
Pendant que le bon franchouillard négative sur le sujet, la recherche s’achève en Chine, en Inde et aux USA!! ils en sont bientôt à la mise en œuvre !!!
Bien sûr @Seb, c’était juste une parenthèse, sur une batterie de 100 kWh seule 80 kWh sur réellement exploitable sur un trajet.
Chercher la charge (rapidement) à 100 % n’est pas raisonnable au quotidien.
Le souci des batteries est qu’on ne peut pas les charger avec une puissance énorme sans les endommager.
On prend souvent comme norme 2C soit 2 fois la capacité comme puissance max avant endommagement.
En gros 100 kWh chargés jusqu’à 200 kW ça passe. Au-delà cela endommage les cellules (création de dendrites de lithium métal, courts-circuits, bim bam boum).
Ici, en augmentant la conductivité de l’anode, on limite ce phénomène et on permet d’atteindre des puissance de charge de 4 ou 5 C sans faire baisser la capacité ni altérer la durée de vie de la cellule.
Ainsi, une batterie de 100 kWh pourra bien se charger sous 4 ou 500 kW. Avoir cette puissance à dispo est un autre souci 😉
Donc, on augmente la densité de la batterie, mais surtout on lui met un super physionomiste à l’entrée qui « filtre » le courant bien plus rapidement que l’ancien. Pas de bouchon, cela recharge plus vite.
Il y a la question de la section de câble à utiliser, mais surtout la question des connecteurs. Car faire passer autant d’énergie n’est pas évident, à l’usine où je travail, pulvérisation cathodique, nous avons régulièrement des soucis de connexion entre les générateurs et les cathodes, cela fait des années que nous travaillons à fiabiliser le tout : câbles refroidit par eau, plusieurs câbles plutôt qu’un seul, etc… Nous avons aussi des engins de levage avec batteries au plomb ou NIMH, ces petits engins transportent des charges d’environ 30 tonnes au maximum, et peut importe le type de batteries, leurs point faible est à chaque fois le connecteur, il s’échauffe, la partie plastique fond, voir brûle.
Ce n’est pas le MIT ou une université européenne qui est à l’origine de cette découverte mais deux universités, une chinoise et l’autre singapourienne…
Le graphène est à peine proposer sur des produits grand public (après moult années de recherche), si maintenant on pense déjà à l’après graphène … on n’est pas sauvé !
Ah ben c’est à espérer que dans les laboratoires ils ne s’arrêtent pas à une piste…
Le graphène c’est tellement 2005 ! (synthétisé en 2004 après une théorisation avant 1950…).
Dans les batteries cela fourmillent d’études, d’expérimentation, de calculs d’hypothèse, etc.
métal-air, sodium, graphène, borophène, etc.
Pour ajouter au borophène, la théorie indique qu’il serait superconducteur à 4,7 K et pourrait dans certaines conditions l’être jusqu’à 30 K (de -268.45 °C à -243.15 °C ce qui est très chaud pour un superconducteur).
Bon le graphène a encore plein de trucs à montrer. Donc on finance un gros projet, le Future and Emerging Technologies Flagship (ou FET) au niveau européen avec 1 milliard d’euros.
Après, on trouve encore des gens qui ne voient pas d’avenir à la VE en général !!!! 😯
?????
Normal, rien ne vaut la conduite avec un moteur qui pue, pollue et fait du bruit. pourquoi rouler avec un moteur d’aspirateur ? Déjà que de plus en plus de constructeurs font des pare chocs avant façon suceur d’aspirateur alors …
Attention, un aspirateur ça peut rouler tres vite ?
https://fr.motorsport.com/f1/news/gordon-murray-et-son-etonnante-f1-aspirateur-672716/672716/
Réserves de Borophène à l’échelle de la planète? Le carbone du graphène se chiffre en milliards de milliards de tonne combien pour le Borophène.
Le borophène est un matériau synthétisé 🙂
Une couche de bore sur un support. Il faut donc regarder le bore (et pas le borophène) que l’on trouve sur la croute terrestre sous différentes forme.
Ici on parle d’une couche de surfaçage donc de très peu d’atomes finalement.
Le coût ne viendra pas de la rareté relative du bore mais de la synthèse en labo du borophène et de son dépôt sur une couche isolante.