La batterie aux ions fluorure (ou FIB) utilise les ions du fluor (F) pour assurer la conductivité à l’intérieur de la batterie. Découverte dans les années 70, elle a un énorme inconvénient. En effet, elle ne fonctionne qu’au-dessus de 150°, température à partir de laquelle l’électrolyte au fluorure devient conducteur.
C’est pour cela qu’elle a été longtemps remisée dans les labos de recherche. Sauf qu’elle a aussi un joli avantage cette technologie de batterie. Elle permet une densité énergétique de 8 à 10 fois celle des batteries lithium-ion actuelles. En gros, pour le même poids, on a 8 à 10 fois plus d’énergie et donc d’autonomie pour un véhicule électrique. A l’inverse, pour une même autonomie, on divise le poids par 8 à 10 !
Honda s’est associé à la Nasa donc, mais aussi au California Institute of Technology (Caltech) pour travailler sur cette nouvelle génération d’accumulateurs. Ils viennent de publier les résultats de leurs recherches. Pour ceux qui ne veulent pas lire l’étude en entier, voici un résumé (et traduit, que demande le peuple ?).
Des sels de fluorure d’alkyle ammonium quaternaire
| ABSTRACT
Les batteries aux ions fluorure sont potentiellement des dispositif de stockage électrochimique de « prochaine génération » qui offrent une haute densité énergétique. Actuellement, ces batteries sont limitées par un fonctionnement à haute température car les électrolytes ions fluorure conducteurs connus sont tous solides. Nous avons trouvé un électrolyte conducteur, aux ions flurorure, liquide, avec une haute conductivité ionique, un voltage important, et une stabilité chimique robuste, basé sur des sels de fluorure d’alkyle ammonium quaternaire (*) dans de l’éther. En mariant ce liquide avec une cathode de cuivre-tri fluorure de lanthane, nous avons prouvé que les réactions de « fluorination » et « défluorination » sont réversibles au sein d’une cellule opérée à température ambiante. L’utilisation de ions fluorure offre un moyen d’aller au-delà des capacités offertes par la technologie lithium ion. |
Plusieurs avantages
Outre une densité largement supérieure, les FIB ont pour elles de ne pas (pour le moment) utiliser de métaux rares ou polluants. Désormais, il va falloir pousser les tests sur ces nouvelles batteries pour voir le nombre de cycles (Honda évoque tout de même une stabilité chimique « robuste ») etc. avant de passer à une production en série. Le véhicule électrique à batterie n’en n’est qu’à son balbutiement.
Evidemment, ces batteries FIB pourront être utilisées dans tous les appareils électroniques. Ainsi, imaginez un téléphone avec 10 jours d’autonomie ou plus ou des ordinateurs tenant une journée sans être branchés.
D’autres pistes de nouvelles batteries sont actuellement explorées. Il y a les améliorations des batteries lithium (on citera les cathodes au graphène, etc.). Mais également une technologie dite « métal air » prometteuse en laboratoire mais qui peine à avancer.
(*) Le « tetraalkylammonium » ou alkyle ammonium quaternaire est une famille de composés chimiques avec un ion ammonium associé à 4 alkyles. Les alkyles sont des alcanes (hydrocarbures) ayant perdu un atome d’hydrogène. On citera le méthyle, éthyle, propyle, butyle pour les 4 premiers (dérivés du méthane, éthane, propane, butane bien connus). Ces sels sont très utilisés dans des domaines aussi différents que les shampoings, adoucissants, désinfectants, et même à l’état naturel dans notre corps (triméthylglycine par exemple).
Illustration : Honda
Excellente nouvelle.
J’en avais parle ici, avec tout l’argent qui est dépensé par les entreprises privées, les instituts de recherche et les universités, il est certain qu’un saut technologique ferait évoluer les batteries.
A voir si c’est cette technologie au fluorure ou pas, mais une solution viendra. Et ce sera probablement le vrai démarrage de la voiture électrique qui aujourd’hui est contraint par une capacité massique et volumique bien trop faible de la techno Li-ion, et qui utilise des métaux rares.
On oublie souvent, qu’il y a encore peu d’années, les lithium-ion n’existaient pas…
Elles ont été, comme beaucoup d’autres, lancées dans les labos dans les 70’s avant d’être mises en veille à cause des explosions et des courts-circuits (création de dendrites de lithium métal entre l’anode et la cathode).
Les Li-Po (polymères) ont ensuite pris le dessus sans être mondialement répandues, avant que les li-ion ne déferlent sur la planète.
Aaah les nicjel-cadmium toutes pourries à effet mémoire…les premiers téléphones ou ordi portables s’en souviennent..avec des perf qui chutaient si on ne chargeait pas comme il faut.
Non justement ils ne s’en souviennent pas, ils n’ont plus de batterie pour leur fournir le courant leur permettant de s’en souvenir. ^^
Par contre, plus sérieusement, les gens eux s’en souviennent encore, c’est pour ça qu’on entend encore aujourd’hui qu’il faut charger et décharger entièrement une batterie pour qu’elle dure plus longtemps.
Alors que désormais c’est l’inverse 🙂
Les dernières générations de Li-ion sont optimales sur la plage 20/80% (sans compter que les chargeurs sont désormais calibrés pour ne pas charger en permanence quand on est à 100%).
Tout à fait, j’avais oublié les 80% mais perso je me branche dès que je passe sous les 30%, même si le PC me dit « 1h d’autonomie », d’ailleurs ça c’est trompeur, va faire comprendre a quelqu’un qu’il faut qu’il branche son PC alors que son PC lui dit qu’il a plus d’1h d’autonomie.
« Ainsi, imaginez un téléphone avec 10 jours d’autonomie ou plus ou des ordinateurs tenant une journée sans être branchés. »
Là on peut toujours rêver. Les batteries des smartphones sont de plus en plus grosse (en kwh pas en dimensions/poids) mais l’autonomie ne fait que diminuer. Le Galaxy S9 a 4 core à 1.9 Ghz + 4 core à 2.9 GHz et 6 Go de RAM, il y a des PC avec moins de core et moins de RAM. Les logiciels seraient un minimum optimisés on n’aurait pas besoin d’autant de puissance dans un téléphone et on aurait déjà des téléphones qui tiendrais une semaine.
Perso j’ai un téléphone à 220 balles 64Go (on le trouve à moins si on prend en 32 et via des sites) avec 4000 mAh de capacité et qui tient 9 jours en veille, 3 à 4 jours en utilisation classique, 1,5 jours en utilisation forte et 9h en stream vidéo 😀 il y en a un autre de la même marque (Xiaomi Red5 Note) qui tient encore plus longtemps mais il n’est pas en android one « pur »…
Déjà 3 ou 4 jours sans recharger cela change.
Sinon vous avez le Nokia 3310 qui tient jusqu’à 1 mois en veille 😀
Et donc on retombe sur une densité energétique de carburant fossile (essence ou gazole) ? Du coup, ce serait la mort pure et simple du thermique, même hybride ?! Cette techno serait accessible au quidam de base à quel horizon ?
Le problème se posera ailleurs : temps de recharge, puissance du réseau, source de production.
Sinon, diminuer le poids des véhicules est primordial pour des questions de sécurité et pollution.
diminuer la vitesse aussi
Ec = 1/2 * m * V²
(par exemple, il suffit de voir le passage du crashtest E-Ncap passer de 56km/h à 64km/h pour s’en convaincre)
L’autonomie du 3310, voilà un bel objectif 🙂
Je viens de passer sur un téléphone pro donc aucune idée du prix qu’il coûte mais il semble tenir 2/3j en utilisation normal, c’est déjà pas mal, on verra dans 3/4 ans comment il tient.
Bonne question de @Scal
Quand peut-on raisonnablement espérer voir ces batteries débarquer en série sur les VE en masse.
Est-ce pour la période 2020-25, 2025-30 ou pour l’après 2030 ?
C’est effectivement un vrai dilemme aujourd’hui de changer de voiture. Une thermique dans 5 ou 6 sera probablement difficile à vendre é région parisienne.
Il faut alors se tourner vers l’électrique. L’hybride ne correspond pas à tout les usages, le full électrique à encore une offre bien trop maigre et les effets d’annonce tel que cet article vous font prendre conscience que ces premieres itérations vont vite être techniquement obsolètes et donc inrevendables.
Bref la basculement vers l’électrique ne va pas se faire sans sacrifiés les acheteurs les premiers acheteurs.
Le lien vers le « métal-air » renvois vers un article de 2015, en moins de 5 minutes j’ai trouvé un article sur la cathode de graphène qui date de 2012. D’après l’article il n’y a aucune avancé sur le métal-air et j’ai trouvé un brevet sur la cathode de graphène en 2017 par Samsung donc pour du téléphone et non de la voiture.
Bref, ne compte pas avoir ce genre de techno avant 10 ans sur une voiture électrique de masse, tu risquerais d’être déçu, donc si tu comptes prendre une voiture électrique pour la revendre dans 5/6 ans comme tu sembles le proposer pour du thermique, fonce, la techno ne sera pas obsolète.
Aujourd’hui, pour rouler en électrique, le mieux reste de ne pas acheter et de louer son véhicule.
L’incertitude à la revente est beaucoup trop importante selon moi.
Pour répondre à la question de SGL, je suis d’accord avec Seb. Si, aujourd’hui on est encore à évaluer le potentiel, on ne peut pas espérer une application industrielle concrète avant une dizaine d’années (à la louche).
Merci @Olcls
Je le pense aussi, que 10 ans sont nécessaires pour voir cela de série en masse dans les voitures de monsieur toutlemonde.
« -1 » pour une question…encore un Einstein !
Je n’ai pas encore lu l’article complet publié par Honda, NASA et CALTEC, mais comment faire fonctionner une telle batterie à plus de 150°C dans une voiture ?
De plus, l’électrolyte est un sel fondu basique qui, en principe, est très corrosif et pas très facile à manipuler.
Par ailleurs, l’article souligne l’avantage qu’aurait une telle batterie de ne pas contenir de métaux rares.
Etonnant car on ne peut pas dire qu’une telle batterie ne contient pas de métaux rares (plus précisément de métaux des terres rares). En effet, la cathode est un composite de cuivre et trifluorure de lanthane; or le lanthane est un métal classique des terres rares, il a même donné son nom au groupe des lanthanoïdes qui constitue une partie des métaux des terres rares (l’autre partie= actinoïdes).
Malgré tout, les recherches vont sûrement déboucher sur des batteries encore
plus intéressantes que celles au lithium.
Hélas, la France, au lieu de se magner le derrière, se contente de discuter des inconvénients de la voiture électrique (C’EST TROP TARD)
Heu….justement le principe est de trouver un sel de fluorure conducteur à température ambiante pour éviter d’avoir à faire travailler la batterie à 150°.
A noter que les batteries dans les voitures chauffent déjà énormément, et que d’autres composants grimpent à plusieurs centaines de degrés 😉