D’un côté, les supercondensateurs se régénèrent très rapidement mais n’emmagasinent pas autant d’énergie que les batteries. De l’autre, ces dernières sont parfaites pour le stockage, mais demandent un temps de recharge au moins de l’ordre de quelques minutes, quand il ne faut que quelques secondes aux supercondensateurs. Travaillant sur le sujet depuis le début des années 2010, des chercheurs de l’université américaine de Drexel, à Philadelphie (Pennsylvanie), seraient parvenus, en exploitant hydrogel et MXene, à créer un accumulateur rassemblant le meilleur des 2 technologies.
Supercondensateur / Batterie
Une batterie exploite les propriétés chimiques de ses composants et de son électrolyte pour stocker et restituer de l’énergie électrique. Un supercondensateur, – ou supercapacité -, emmagasine l’électricité sous la forme de potentiel électrostatique. Ces 2 types d’accumulateurs sont utilisés dans la mobilité électrique. En illustration, le concept de la Bluecar de Bolloré prévoyait d’embarquer les 2. Même si ce n’est toujours pas le cas aujourd’hui dans cette voiture électrique, l’industriel breton, à travers les développements réalisés au sein de Blue Solutions, joue sur les 2 tableaux, selon les besoins. Ses surpercondensateurs équipent certains engins qui effectuent de fréquents arrêts mis à profit pour une recharge éclair. Ainsi la navette Ar Vag Tredan qui sillonne depuis septembre 2013 la rade de Lorient (56). Dans ses voitures électriques, en revanche, ce sont bien des batteries qui fournissent l’énergie nécessaire à leur propulsion. Les supercapacités restituent l’énergie emmagasinée sur une durée relativement réduite, face aux heures de fonctionnement que peuvent assurer des batteries.
MXene et hydrogel
Nanomatériau extrêmement conducteur, le MXene est composé de carbone, d’oxyde et de métaux conducteurs. Des matériaux plutôt bon marché qui multiplient par 3, 6 et plus la capacité de stockage d’énergie des habituels supercondensateurs. En superposant les couches de MXene de la taille d’un atome, on augmente la capacité de stockage. Les tests menés par les scientifiques de l’université de Drexel ont mis au jour une exceptionnelle durabilité du système, puisque même après 10.000 cycles de charge/décharge les capacités de l’ensemble ne sont pas altérées. Toutefois, la conductivité élevée du MXene n’empêche pas la formation de barrières créées par l’architecture en couches contre la circulation des ions. A la rescousse des chercheurs américains, ceux de l’université Paul Sabatier, de Toulouse (31), qui ont mis au point une électrode en hydrogel qui améliore la mobilité des ions. L’association MXene et hydrogel apporte à l’accumulateur de type supercondensateur des capacité de stockage équivalentes à celles des batteries lithium-ion, pour un temps de recharge de quelques secondes seulement.
Du téléphone portable aux voitures électriques
Il s’agit d’une très belle avancée pour les scientifiques de l’université de Drexel, qui butaient en 2014 sur un problème de taille. Des supercondensateurs MXene avaient alors été obtenus, avec l’idée de remplacer déjà les batteries lithium-ion des bus et voitures électriques. La technologie exploitait de l’acide fluorhydrique hautement toxique et corrosif, difficilement synthétisable à grande échelle. Désormais, avec un équipement abouti, Il ne reste plus qu’à importer ces accumulateurs dans des appareils électriques pour lesquels une recharge éclair a du sens. D’abord au cœur de téléphones portables, les accumulateurs MXene–hydrogel devraient ensuite trouver leur place dans les voitures électriques, selon l’équipe américaine dirigée par le professeur Yury Gogotsi. Sur le papier, la découverte semble des plus prometteuses, et elle l’est, bien sûr. Toutefois, si l’on imagine bien que cette technologie ne sera pas embarquée dans les engins branchés avant quelques années, elle risque fort de relancer une polémique justifiée : Quid, en France, des appels de puissance sur le réseau Enedis avec la multiplication de voitures électriques ainsi alimentées ? En réponse, on imagine très bien des dispositifs positionnés pour réduire le débit lors des pics habituels de consommation, comme c’est d’ailleurs déjà envisagé indépendamment de cette technologie.
Le plein d’essence ou de gazole
Autre question incontournable : Le coût d’acquisition des chargeurs ultrarapides associés, mais aussi de leur raccordement au réseau, sera-t-il supportable par les acteurs de la recharge ? Ce point est déjà trop souvent opposé pour justifier l’absence de déploiement des bornes 50 kW dans certains territoires, et l’on imagine bien qu’il le sera davantage encore avec des infrastructures entièrement nouvelles. Le ravitaillement en énergie des accumulateurs MXene–hydrogel pourrait se montrer moins long que de faire le plein d’essence ou de gazole. Voilà qui éliminerait un des freins au développement des voitures électriques : le fameux temps de recharge des batteries, plus souvent un faux problème au quotidien qu’une réalité. Quoi qu’il en soit, les pétroliers pourraient trouver avec cette nouvelle technologie un moyen d’assurer la pérennité de leurs points de livraisons en carburants. Shell et Total se sont déjà engagés à développer les bornes de recharge dans leurs stations-service. Que délivreront ces commerces dans une quinzaine d’années ? Sans doute principalement de l’électricité, de l’hydrogène et du GNV ! A bon entendeur…
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