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En partant de zéro, des chercheurs ont conçu une batterie avec des protéines au lieu du lithium20/5/2021
Alors que le nombre de véhicules électriques et de gadgets intelligents augmente, les problèmes éthiques et environnementaux avec les batteries lithium-ion qui les alimentent commencent sérieusement à se poser. Très peu des millions de batteries usées sont recyclées chaque année. Et l'extraction des matériaux qui les composent peut nuire aux humains et à l' environnement.
Cette batterie ne contient pas de métal, elle se recycle facilement et devrait permettre d’éliminer les problèmes éthiques et environnementaux qui affligent le lithium-ion Une nouvelle batterie biologique pourrait être la réponse, affirment des chercheurs de l'Université Texas A&M qui ont présenté cette nouvelle technologie dans la revue Nature . Les batteries non toxiques n'utilisent aucun métal et sont faciles à dégrader et à recycler en étant dissoutes dans une solution acide. Selon certaines estimations, compte tenu de la croissance explosive du marché des batteries, le monde enverra environ 15 millions de tonnes métriques de batteries lithium-ion à la casse d'ici 2030. Et si rien n’est fait, la plupart d'entre elles finiront dans des décharges. «Le taux de recyclage des batteries lithium-ion à l'heure actuelle est à moins de 10%», a déclaré dans un communiqué de presse, le professeur de génie chimique Jodie Lutkenhaus. . «La batterie lithium-ion contient des matériaux précieux, mais leur récupération est très difficile et demande beaucoup d’énergie.» Lutkenhaus, Karen Wooley et leurs collègues ont créé une toute nouvelle chimie de batterie à partir de zéro. Ils utilisent des polypeptides, qui sont des composants de protéines, pour fabriquer les deux électrodes de la batterie, qui font passer les électrons dans les deux sens pendant la recharge et la décharge. Les électrodes polypeptidiques restent stables pendant le fonctionnement de la batterie. Mais ils sont facilement dégradables lorsque placés dans des conditions acides pour donner des acides aminés et d'autres éléments constitutifs, qui peuvent être recyclés dans de nouvelles batteries. Ces produits dégradés sont inoffensifs, donc même si les batteries sont jetées dans une décharge ou se retrouvent dans l'environnement, elles se dissoudront sans danger. À ce stade de la recherche, cette nouvelle batterie génère seulement un tiers du potentiel énergétique d’une batterie Li-ion. Mais ses performances correspondent à d'autres batteries sans métal qui ont précédé l’utilisation de plastiques organiques. Cependant, ces autres batteries organiques sont également difficiles à recycler. Selon les chercheurs, il s'agit bien sûr d'une première étape, mais une telle batterie à base de polypeptide dégradable pourrait répondre au besoin de batteries vertes et durables dans une future économie circulaire. Source: Tan P. Nguyen et al. Polypeptide organic radical batteries. Nature, 2021. Reportage: Prachi Patel Magazine Anthropocene
Contribution: André H. Martel
Des reportages intéressants et des informations pertinentes de la semaine pour nos électromobilistes.
Contribution: André H. Martel
Une nouvelle batterie lithium-métal à électrolytes développée initialement par QuantumScape Corp pour les voitures électriques pourrait être suffisamment puissante pour être utilisée dans les avions électriques, a déclaré mardi un directeur de la société de la Silicon Valley.
«L'aviation électrique semble de plus en plus attrayante et viable lorsque vous pouvez bénéficier de cette densité d'énergie et de puissance», a déclaré JB Straubel, directeur général de Redwood Materials et cofondateur de Tesla Inc. Soutenu principalement par Volkswagen AG, QuantumScape a passé une grande partie des 10 dernières années à développer un nouveau type de batterie lithium-ion qui utilise un séparateur à électrolytes et une anode lithium-métal. Le fondateur Jagdeep Singh a publié hier les résultats de tests récents pour étayer son affirmation selon laquelle la nouvelle batterie de QuantumScape fournira une autonomie de 483 km ou plus, elle pourra être rechargée à 80% de sa capacité en 15 minutes, aura une durée de vie de 240 000 km ou plus, sera plus sécuritaire et moins coûteuse à produire que les cellules de batterie lithium-ion conventionnelles avec un électrolyte liquide inflammable. QuantumScape est devenu une entreprise publique fin novembre à la suite de sa fusion avec la société d'acquisition à usage spécial (SPAC) Kensington Capital Acquisition Corp. Les actions ont augmenté de 10,6% et se vendaient à 48,83 $, donnant à QuantumScape une valeur marchande de 18,4 milliards de dollars. La batterie de QuantumScape devrait être disponible d’ici quatre à cinq ans. Ce partenariat avec VW a pour objectif d’en entreprendre la production à compter 2024-2025, a déclaré Singh, il prévoit augmenter la production à 20 gigawattheures par an, soit environ les deux tiers de la capacité de la nouvelle usine de batteries General Motors-LG Chem à Lordstown, Ohio. GM ainsi que quelques autres constructeurs automobiles et partenaires se sont associés à des concurrents potentiels de QuantumScape, notamment Solid Power, basé au Colorado (les investisseurs incluent Ford, Hyundai, Samsung), Ionic Materials (Hyundai, Samsung, Renault, Nissan) et SolidEnergy (GM, SAIC, SK) basés dans le Massachusetts. Today
Contribution: André H. Martel
Le besoin de développer des batteries rechargeables plus volumineuses et la demande croissante de stockage d'énergie pour la technologie 5G devrait augmenter considérablement la demande de cobalt au cours des années à venir et potentiellement compétitionner les manufacturiers de véhicules électriques.
De plus puissantes batteries, utilisant l'oxyde de lithium et le cobalt (LCO), sont nécessaires dans les téléphones 5G car l'antenne, utilisée pour transmettre et recevoir des ondes radio, a besoin de plus de puissance que celles des téléphones 4G. L'antenne pour la 5G a également besoin de beaucoup plus de puissance, ce qui exerce une pression sur les réseaux électriques, nécessitant l'utilisation de systèmes de stockage d'énergie, qui en Chine sont maintenant construits avec des batteries lithium-ion contenant du cobalt.
La Chine est en tête des ventes de la technologie 5G, qui ont connu un ralentissement ces derniers mois, mais qui devraient augmenter à mesure que la croissance reprendra à la suite de la crise du covid-19.
«La technologie 5G sera une source majeure de demande de cobalt dans les années à venir», a déclaré George Heppel, analyste CRU, qui s'attend à ce que la demande de cobalt pour les appareils portables passe à 73 000 tonnes d'ici 2025 contre 45 000 tonnes cette année. «Nous pourrions bientôt voir une forte compétition pour le cobalt entre les manufacturiers de véhicules électriques et les producteurs de téléphones mobiles qui favorisent l’approche LCO. » Pour le moment, les producteurs de véhicules électriques utilisent généralement des cathodes en nickel, cobalt et manganèse, mais il existe des alternatives telles que le phosphate de fer/ lithium qui n'ont pas besoin de cobalt.
Les estimations de la demande de cobalt varient entre 100 000 et 130 000 tonnes pour cette année, et devraient doubler pour atteindre entre 200 000 et 260 000 tonnes en 2025.
Les analystes s'attendent à un marché du cobalt équilibré cette année et à des déficits à partir de 2022 alors que les ventes de véhicules électriques et de téléphones 5G devraient s’accélérer. «Alors que la transition mondiale vers la technologie 5G s'accélère, la croissance des marchés excluant les VÉ a un grand potentiel de croissance sur deux fronts spécifiques: les portables et les systèmes de stockage d'énergie», ont déclaré les analystes de Benchmark Mineral Intelligence. «La croissance de la demande pour les systèmes de stockage d'énergie a déjà dépassé la demande pour les véhicules électriques et Benchmark prévoit que la demande de stockage d’énergie stationnaire augmentera de 35% par an durant cette décennie.»
Contribution: André H. Martel
L'hydrogène a longtemps été présenté comme l'avenir des voitures particulières.
Le véhicule électrique à pile à combustible à hydrogène (FCEV), qui fonctionne simplement à l'hydrogène sous pression tirée d'une station de ravitaillement, ne produit aucune émission de carbone de ses gaz d'échappement. Il peut être rempli aussi rapidement qu'un équivalent de carburant fossile et offre une autonomie similaire à l'essence. Pour sa part, Toyota croit à cette option. La compagnie lancera le Mirai de deuxième génération plus tard en 2020. L' Association canadienne de l'hydrogène et des piles à combustible a récemment produit un rapport vantant les véhicules à hydrogène. Entre autres points, elle a indiqué que son empreinte carbone est meilleure que celle des véhicules électriques: 2,7 g de dioxyde de carbone par kilomètre contre 20,9 g. Je pense tout de même que les piles à combustible à hydrogène sont un concept défectueux. Cependant, je crois que l'hydrogène pourrait jouer un rôle important dans la réalisation d'émissions de carbone nulles en remplaçant le gaz naturel dans le chauffage industriel et domestique. Mais j'ai du mal à voir comment l'hydrogène peut rivaliser avec les véhicules électriques, et cette opinion a été renforcée par deux déclarations récentes: Un rapport de BloombergNEF a conclu que: «La majeure partie du marché des voitures, des autobus et des camions légers devrait adopter la technologie électrique, qui est une solution moins chère que les piles à combustible. Volkswagen, de son côté, a fait une déclaration comparant l'efficacité énergétique des technologies. "La conclusion est claire", a déclaré la société. "Dans le cas de la voiture particulière, tout parle en faveur de la batterie et pratiquement rien ne favorise l'hydrogène." Problème d'efficacité de l'hydrogène La raison pour laquelle l'hydrogène est inefficace est due au processus de transfert d'énergie nécessaire pour alimenter une voiture. C'est ce qu'on appelle parfois la transition du vecteur énergétique. Prenons 100 watts d'électricité produits par une source renouvelable telle qu'une éolienne. Pour alimenter un FCEV, cette énergie doit être convertie en hydrogène, éventuellement en la faisant passer dans l'eau (le processus d' électrolyse ). Cela signifie une perte d’environ un quart de l'énergie électrique. L'hydrogène doit ensuite être comprimé, refroidi et transporté vers la station d’entreposage d'hydrogène, un procédé efficace à 90%. Une fois à l'intérieur du véhicule, l'hydrogène doit être converti en électricité, ce qui implique une perte d’environ 40%. Enfin, l'électricité requise pour déplacer le véhicule est efficace à environ 95%. En résumé, seulement 38% de l'électricité initiale, soit environ 38 watts sur 100 sont utilisés .
Avec les véhicules électriques, il n’y a pratiquement aucune perte énergétique. Les mêmes 100 watts de puissance provenant de la même turbine perdent environ 5% d'efficacité dans ce transfert à travers le réseau. Vous perdez encore 10% d'énergie en chargeant et déchargeant la batterie lithium-ion, plus 5% supplémentaires en utilisant l'électricité pour faire rouler le véhicule. Vous êtes donc descendu à 80 watts, comme le démontre la figure ci-contre.
En d'autres termes, la pile à combustible à hydrogène nécessite le double de la quantité d'énergie. Selon BMW : "L'efficacité globale de la chaîne énergétique de la transmission de la puissance au véhicule n'est donc que la moitié du potentiel d'un véhicule électrique."
Des centres de permutations Il y a environ 5 millions de véhicules électriques sur les routes, et les ventes ont fortement augmenté. Cela ne représente qu'environ 0,5% du total mondial, mais dépasse de beaucoup les 7 500 ventes de voitures à hydrogène dans le monde à la fin de 2019. Il existe encore très peu de stations de ravitaillement d’hydrogène et leur construction ne sera guère une priorité à la suite de la pandémie de coronavirus, mais les défenseurs de cette source énergétique soulignent qu’ils peuvent faire le plein beaucoup plus rapidement et conduire beaucoup plus loin par remplissage. ". Comme moi, beaucoup de gens hésitent à acheter une voiture électrique pour ces raisons. La Chine, avec un bilan de ventes de plus d’un million de véhicules électriques annuellement, a développé des solutions qui lui permettent de résoudre certains de ces problèmes. Par exemple, on est à développer une infrastructure pour que les propriétaires de VÉ puissent échanger leurs batteries rapidement. NIO, le constructeur automobile basé à Shanghai, confirme un temps d'échange de trois minutes dans ces stations. La Chine prévoit en construire un grand nombre. Pour sa part, BJEV, la filiale de voitures électriques du constructeur automobile BAIC, investit 1,3 milliard d'euros (1,2 milliard de livres sterling) pour construire 3000 stations de recharge de batteries à travers le pays au cours des deux prochaines années. Non seulement c'est une réponse à l'anxiété de l’autonomie des futurs propriétaires de voitures électriques, mais cela répond également au coût élevé des VÉ. Le coût des batteries représente environ 25% du prix de vente moyen des véhicules électriques, ce qui est encore beaucoup plus élevé que les équivalents essence ou diesel. En utilisant le concept de la permutation, la batterie pourrait être louée, une partie du coût de l’échange étant des frais de location. Cela réduirait le coût d'achat et encouragerait l'adoption par le public. Les batteries permutables pourraient également être rechargées en utilisant de l’électricité renouvelable excédentaire, un énorme avantage environnemental. Certes, ce concept nécessiterait un degré de standardisation de la technologie des batteries qui pourrait ne pas plaire aux constructeurs automobiles européens. Le fait que la technologie de la batterie pourrait bientôt permettre d'alimenter des voitures sur un million de kilomètres pourrait rendre le modèle économique beaucoup plus attrayant. Cependant ce concept ne fonctionne pas nécessairement avec des véhicules plus lourds tels que des fourgonnettes ou des camions, car ils ont besoin de très grosses batteries. Dans ce cas, l' hydrogène pourrait être la solution. Concernant les allégations sur les émissions de carbone de ce rapport de l'Association canadienne de l'hydrogène et des piles à combustible. Après vérification concernant la source des statistiques, il s’est avéré que l’on comparait la production d’'hydrogène fabriqué à partir d'électricité purement renouvelable avec des véhicules électriques alimentés en électricité à partir de combustibles fossiles. Si les deux étaient issus d'électricité renouvelable, l'empreinte carbone serait similaire. Le rapport a été financé par le consortium industriel H2 Mobility, c'est donc un bon exemple de la nécessité de faire attention aux informations dans ce domaine. Tom Baxter The Conversation
Contribution: André H. Martel
Le constructeur automobile chinois BYD a dévoilé une nouvelle batterie, qui sera utilisée dans sa prochaine berline phare. BYD affirme que la nouvelle batterie, baptisée "Blade", constituera une avancée significative en matière de sécurité.
En effet, selon BYD, cette nouvelle batterie n'a pas surchauffé ni pris feu lors des tests de pénétration. Lors du même test, le constructeur automobile a déclaré que d'autres types de batteries chauffaient à des niveaux dangereux ou encore explosaient.
La batterie Blade a également été chauffée dans un four à 300 degrés Celsius (572 degrés Fahrenheit), écrasée, pliée et surchargée à 260% sans prendre feu, a déclaré BYD. BYD pense que d'autres constructeurs automobiles ont ignoré la sécurité en cherchant plutôt à augmenter l’autonomie. Le besoin d'atteindre une plus grande densité d'énergie, la capacité de mettre plus d'énergie dans un espace donné s'est fait au détriment de la sécurité, selon le constructeur automobile. Selon BYD, la nouvelle batterie sera utilisée dans la berline phare BYD Han VÉ, dont le lancement est prévu en Chine en juin. Le Han VÉ aura une autonomie de 605 km basée sur les normes de test chinois et fera 0-100 km/h en 3,9 secondes. Comme les autres batteries de BYD, la nouvelle « Blade » est un amalgame de phosphate de fer et de lithium, différent des batteries NCM (lithium nickel manganèse, oxyde de cobalt) utilisées dans de nombreux autres véhicules électriques. Le constructeur automobile se dit prêt à partager sa technologie de batterie avec d'autres sociétés.
Batterie Blade de BYD
"Nous sommes actuellement en discussion avec plusieurs marques de véhicules concernant la technologie de notre batterie Blade", a déclaré dans un communiqué le vice-président de BYD He Long.
Pendant de nombreuses années, BYD a produit plus de voitures électriques que toute autre entreprise. Tesla est le seul à avoir dépassé la firme chinoise dans les ventes mondiales de véhicules électriques à la fin de l'année dernière. Aux États-Unis, BYD ne vend actuellement qu'aux flottes commerciales. Le multi segment e6 du constructeur automobile a été testé dans quelques services de taxi et de covoiturage, mais BYD a mis l'accent sur les plus gros véhicules. BYD a développé son activité autour des bus électriques et a déjà manufacturé plus de 400 bus dans une usine de Lancaster, en Californie. L'entreprise a également développé son expertise vers d'autres types de véhicules, notamment les camions. Bien que BYD n'ait pas confirmé son intention de vendre des voitures de tourisme aux États-Unis, un porte-parole a suggéré en janvier dernier à Green Car Reports que la société pourrait se diriger dans cette direction, comme le suggèrent ses nouveaux modèles plus flamboyants. Green Car Reports
Contribution: André H. Martel
Texte de : Claude Gauthier
Dans un article publié le 26 mars dans le journal La Presse, le journaliste Alain Mckenna publie un article, très court, sur une étude l’Université de Californie à Riverside. Selon son article, « Les bornes de recharge rapide détruisent la batterie des autos électriques. C’est ce que conclut une étude menée récemment par des chercheurs universitaires qui recommandent aux constructeurs de tenir davantage compte de la résistance des matériaux afin d’offrir une recharge plus rapide, mais moins dommageable. »
La plupart des gens savent que l’efficacité d’une batterie devient moins performante au fur et à mesure qu’elle est rechargée. Nous avons aussi appris que la recharge rapide est plus dommageable qu’une recharge plus lente, sur le 240 volts par exemple. Je me suis donc intéressé à l’étude en question et voici ce que j’ai trouvé. Comme toujours, il est conseillé de lire un texte au complet avant d’en tirer des conclusions. Il semble que M. Mckenna n’ai pas pris le temps de le faire.
Premièrement, en tapant « University California Riverside battery » dans le moteur de recherche google, j’ai trouvé un autre article écrit dans le journal de l’université par Holly Ober. Le titre est beaucoup moins sensationnaliste : « Fast-charging damages electric car batteries » qu’on pourrait traduire par « La recharge rapide endommage les batteries des véhicules électriques. Nous sommes donc passés de « détruit » à « endommage ». Elle note que les stations de recharge rapide commerciales soumettent les batteries des voitures électriques à des températures élevées et à une résistance élevée qui peuvent les faire craquer, fuir et perdre leur capacité de stockage, écrivent des ingénieurs de l'Université de Californie à Riverside dans une nouvelle étude publiée dans Energy Storage . Pour y remédier, les chercheurs ont développé une méthode de charge à des températures plus basses avec moins de risques de dommages catastrophiques et de perte de capacité de stockage. J’ai donc suivi le lien pour aller consulter directement la publication faite par l’équipe de recherche du Dr Mihri Ozkan, professeur de génie électrique et informatique et Cengiz Ozkan, professeur de génie mécanique au Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering. Ils ont dirigé un groupe qui a chargé un ensemble de batteries lithium-ion cylindriques Panasonic NCR 18650B déchargées, trouvées dans les voitures Tesla, en utilisant la même méthode de charge rapide de l'industrie. Ils ont également chargé un ensemble en utilisant un nouvel algorithme de charge rapide basé sur la résistance interne de la batterie, ce qui interfère avec le flux d'électrons. Selon eux, la résistance interne d'une batterie varie en fonction de la température, de l'état de charge, de l'âge de la batterie et d'autres facteurs. Une résistance interne élevée peut provoquer des problèmes pendant la charge.
CLIENT
Exprolink – Madvac CONTEXTE Les villes de partout dans le monde s’engagent dans la lutte contre les changements climatiques et la réduction des GES. Par exemple, la ville de Montréal envisage de remplacer 250 véhicules en fin de vie par des véhicules 100% électriques. Ces mesures environnementales poussent indéniablement les manufacturiers à repenser la fabrication de leurs véhicules afin qu’ils soient sans émissions et qu’ils répondent aux nouvelles normes. C’est le cas d’Exprolink-Madvac, une entreprise située à Longueuil qui fabrique et vend partout dans le monde la gamme de produits de collecte de déchets extérieurs Madvac. Effectivement, la ville de Montréal qui utilisait déjà les voiturettes-aspirateurs motorisées diesel (Madvac LR50), a fait connaitre à l’entreprise son intérêt d’électrifier sa flotte de véhicules. C’est ainsi que le projet d’expérimentation de voiturettes-aspirateurs motorisées 100% électrique s’est mis en branle. Afin de réaliser le prototype, Exprolink-Madvac a fait appel à l’équipe de l’IVI pour sa grande expertise en électrification. OBJECTIFS DU PROJET Élaborer une solution de batterie au lithium fiable et robuste Développer une interface usager via un écran pour l’opérateur Mettre en place une gestion centralisée du véhicule via une unité centrale de contrôle Créer un schéma électrique s’appliquant au LR50 DURÉE DU PROJET Août 2017 à Juin 2018 RÉSULTATS ATTENDUS Le Madvac LR50 électrique se distingue, puisqu’il est conçu avec des composantes uniquement électriques à l’instar d’autres modèles qui combinent l’électrique et l’hydraulique. Les voiturettes-aspirateurs motorisées seront utilisées dans les différents arrondissements de la ville de Montréal. Ceci est un premier pas vers une commercialisation mondiale du produit. CHARGÉ DE PROJET Guillaume Fournier, ing, chargé de projets Pierre-Luc Lapointe, ing, chargé de projets PROGRAMMES DE SUBVENTION UTILISÉS Le projet a aussi bénéficié d’une subvention de 50 000$ provenant du Passeport innovation du ministère de l’Économie et de l’Innovation. Reproduction intégrale de l’annonce de la conception et de la production d’une première voiturette-aspirateur électrique en Amérique du Nord par l’Institut du Véhicule Innovant de St-Jérôme IVI
Contribution: André H. Martel
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