Entrevue AVÉQ: Toutes les réponses à vos questions avec Karim Zaghib

Karim Zaghib

Une percée scientifique réalisée conjointement par le centre de recherche d'Hydro-Québec, l'institut IBN et l'agence A*Star de Singapour a été dévoilée par Hydro-Québec via communiqué de presse, le 24 février dernier.

Désirant en connaitre plus sur cette percée et l'implication sur le secteur de l'électrification des transports, l'AVÉQ a obtenu une entrevue avec M. Karim Zaghib, directeur "Stockage et conservation d’énergie" à L'IREQ, une filiale d'Hydro-Québec.

M. Zaghib a précisé la nature de la récente découverte: 

"En collaboration avec IBN de Singapour, nous avons pu synthétiser des matériaux à l'échelle nanoscopique, que l'on appelle également des nanocubes, en plus d'obtenir une pureté sans précédent". M. Zaghib précise qu'une grande pureté évite des réactions parasites.

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"Le matériau qui a été découvert est le silicate dont la formule chimique est le Li2MnSiO4", en parlant du matériau qui compose la cathode d'un batterie. 

Pour rappel, une batterie (ou pile) est composée essentiellement d'une électrode positive (la cathode), l'électrolyte et une électrode négative (l'anode).

Batterie Li-Ion en recharge

Batterie Li-Ion en décharge

Multiplication du Lithium

M. Zaghib poursuit l'explication de la découverte avec une comparaison avec la technologie de cathode courante : "Par exemple, un matériau bien connu dans la composition des batteries actuelles est le fer-phosphate (LiFePO4), lequel a 1 élément de lithium pour une capacité de 170mAh/gramme. Comme il y a 2 éléments de lithium dans  la nouvelle composition (Li2Mn...), on va multiplier par un facteur de 2 la capacité, ce qui porte cette dernière à 330mAh/gramme. L'énergie est proportionelle à la capacité multiplié par le voltage."

Énergie globale

Questionné sur le gain global d'énergie, M. Zaghib présente ses estimations: "Comme on double la capacité de la cathode, l'énergie du matériau est doublée, cependant l'augmentation de l'énergie globale de la batterie est de l'ordre de 25% relativement à une batterie Lithium-Fer-Phosphate (LiFePO4), avec un poids estimé à 15% inférieur."

Caractéristiques des matériaux

La nouvelle composition découverte respecte les critères émis par l'équipe de recherche, soit, la sécurité, l'abondance et la faible valeur des matériaux utilisés.
M. Zaghib précise que les matériaux utilisés dans nouvelle composition (silicium [Si]et manganese [Mn]) sont sécuritaires, on peut les trouver en abondance sur la Terre, sont peu chers et respectent l'environnement. 

Performances

Des essais de performance ont été effectués jusqu'à 50 cycles. Les résultats sont publiés dans l'article scientifique "Synthesis of phase-pure Li2MnSiO4@C porous nanoboxes for high-capacity Li-ion battery cathodes" publié sur le site sciencedirect.com (contenu intégral sur abonnement, extrait disponible).

Essais

Les essais sont actuellement effectués à l'échelle de la pile-bouton (au format similaire à la norme CR2032), la prochaine étape sera au niveau du format large.

Production

La faisabilité de fabriquer des batteries avec la nouvelle cathode dans un délai de 2 à 3 ans tient toujours, selon M. Zaghib.

Filiale SCE France - Recherche et développement pour le futur

M. Zaghib est le président de SCE France, basée à Lacq, en France. SCE France est une filiale 100% d'Hydro-Québec. Le rôle de cette filiale consiste à effectuer de la recherche et développement pour trouver des matériaux qui sont au-delà du Lithium-Ion, selon M. Zaghib.

Interrogé sur une future usine de production dans la région Aquitaine en France, M. Zaghib précise que les plans d'usine de production basée Lacq ne sont pas reliés à SCE France. La région Aquitaine est impliquée dans ce projet.

Applications

Le modèle d'affaires de SCE France prévoit vendre sous licence la technologie à des manufacturiers automobiles, aux compagnies de stockage d'énergie fixe et aux producteurs d'ordinateurs portables. Les 3 applications sont ciblées . La priorité est accordée au secteur du transport électrique et au stockage d'énergie fixe, lesquels représentent des volumes nettement supérieurs.

Autonomie du futur

À la question "Est-ce que l'on peut s'attendre à voir sur le marché des véhicules électriques ayant une autonomie de 500 km dans 5 ans?"
M. Zaghib répond : "Objectif réaliste de 350 km, 500 km réalisable d'ici 5 ans."

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Sources : AVÉQ - Entrevue avec M. Karim Zaghib,  www.sciencedirect.com, latribune.fr
Contribution : Richard Lemelin