La startup suédoise Sinonus développe une batterie en fibre de carbone « sans masse »

La startup suédoise Sinonus développe une batterie en fibre de carbone « sans masse »
La startup suédoise Sinonus développe une batterie en fibre de carbone « sans masse »
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Sinonusune société issue du Université de technologie Chalmers (Suède), lancée en 2022, affirme être sur le point de commercialiser une technologie de stockage d’énergie à base de fibre de carbone qui pourrait conduire à ce qui serait la première batterie structurelle au monde.

La technologie, qui utilise des structures cristallines dans la fibre de carbone pour stocker l’énergie, a été proposée pour les avions, les véhicules électriques et maintenant dans les énormes pales des éoliennes pour stocker l’énergie excédentaire.

“Sinonus a développé un incroyable composite de fibre de carbone qui agit comme une batterie”, a expliqué Zetterström sur LinkedIn.

« En remplaçant une partie du matériau structurel des systèmes/applications par notre composé polyvalent, il est possible d’ajouter une capacité de stockage électrique avec un poids et un volume soutenus, ou de diminuer le poids et le volume du système avec une capacité de batterie soutenue (et, bien sûr, une combinaison des deux)

Les batteries sans masse sont une réelle possibilité

Sinonus utilise une technologie développée à l’Université de technologie Chalmers (Göteborg), où les chercheurs étudient depuis des années le concept de batteries structurelles en fibre de carbone.

Les batteries sans masse sont en quelque sorte le Saint Graal du stockage d’énergie depuis 2007, car le poids de la batterie disparaît une fois qu’elle fait partie de la structure de charge. L’équipe de Chalmers, dirigée par le professeur Leif Asp, est l’une des rares à avoir trouvé un matériau efficace.

Leurs travaux ont montré que les fibres de carbone comportant de petits cristaux mal orientés sont de bons conducteurs électriques, mais moins rigides que les versions du matériau comportant des cristaux plus gros et mieux orientés. Cependant, cette rigidité s’accompagne de propriétés électrochimiques qui ne sont pas suffisamment bonnes pour servir de batterie.

« Une légère réduction de la rigidité n’est pas un problème pour de nombreuses applications, comme les voitures. Actuellement, le marché est dominé par des composites en fibre de carbone très coûteux, dont la rigidité est adaptée à un usage aéronautique. Par conséquent, il existe ici un certain potentiel pour que les fabricants de fibres de carbone étendent leur utilisation », a déclaré Asp.

Batteries structurelles

Pour les avions nécessitant des matériaux très rigides, rendre la fibre de carbone plus épaisse pourrait compenser la réduction de la rigidité d’un matériau au niveau de la batterie. « La clé est d’optimiser les véhicules au niveau du système, en fonction du poids, de la résistance, de la rigidité et des propriétés électrochimiques. “Il s’agit d’une nouvelle façon de penser dans le secteur automobile, plus habitué à optimiser les composants individuels”, a-t-il ajouté.

« Les batteries structurelles ne sont peut-être pas aussi efficaces que les batteries traditionnelles, mais comme elles ont une capacité de charge structurelle, des gains très importants peuvent être réalisés au niveau du système. De plus, la densité énergétique plus faible des batteries structurelles les rendrait plus sûres que les batteries standards, d’autant plus qu’elles ne contiendraient pas non plus de substances volatiles.

Depuis 2018, date à laquelle cette bande-annonce a été publiée, l’équipe travaille sur des applications pour savoir comment cela pourrait fonctionner dans la pratique.

En 2021, l’équipe a produit une batterie en fibre de carbone avec une densité énergétique de 24 Wh/kg, soit environ 20 % de capacité par rapport aux batteries lithium-ion comparables de l’époque.

Fibres de carbone et de verre

La batterie avait une électrode négative en fibre de carbone et une électrode positive en feuille d’aluminium recouverte de phosphate de fer et de lithium, séparées par un tissu en fibre de verre dans une matrice électrolytique. Le plan suivant consistait à remplacer la feuille d’aluminium par de la fibre de carbone porteuse et un séparateur plus fin.

A cette époque, Asp calculait que cette batterie pouvait atteindre une densité énergétique de 75 Wh/kg et une rigidité de 75 GPa, soit aussi résistante que l’aluminium, mais plus légère.

Le compromis pour une densité énergétique plus faible est le poids : les batteries lithium-ion sont très lourdes, mais si une batterie plus légère faisait partie de l’appareil, les voitures ou les avions propulsés par la fibre de carbone pourraient commencer à devenir une réalité.

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