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SOMMAIRE:

Un projet très prometteur
L’intérêt du chanvre dans les batteries
Des batteries sûres, durables et écologiques
Performance et applications prévues

Le chanvre pourrait être la matière première décisive du futur des batteries pour voitures électriques et plus généralement du stockage de l’énergie.

C’est un sujet qui fait débat depuis un certain temps et qui suscite toujours beaucoup d’intérêt, qui était redevenu d’une grande actualité en 2014 suite aux études de David Mitlin, chercheur à l’université Clarkson de New York, qui avait utilisé les déchets d’une culture de chanvre pour fabriquer un matériau similaire au graphène en termes de caractéristiques, mais beaucoup moins cher à fabriquer.

Ces études ont abouti à une publication scientifique dans le Journal of the America Chemical Society et ont fait s’exclamer Mitlin dans une interview à la BBC : « Les gens me demandent : pourquoi le chanvre ? Je réponds : pourquoi pas ? Nous produisons des matériaux de type graphène à un millième du prix – et nous le faisons avec des déchets. »

Un projet très prometteur

Alors qu’il semblait que tout s’était arrêté, l’annonce est venue d’une société américaine basée au Texas, Bemp Research Corp. qui a annoncé avoir développé une batterie alternative au lithium-ion (Li-ion), avec une technologie développée pour le lithium. Des batteries au soufre (LiS) appelées B4C-chanvre, abréviation de « carbure de bore dérivé du chanvre ».

Conçus et testés indépendamment à l’Université du Wisconsin-Milwaukee (UWM), les prototypes de la technologie LiS/B4C-chanvre de Bemp offrent des avantages significatifs par rapport aux batteries lithium-ion, du moins selon le fondateur de l’entreprise au magazine Energytech.com. La société affirme que les applications commerciales de LiS/B4C-chanvre permettraient de surmonter les défis des batteries lithium-ion en termes de coût, de poids, d’ évolutivité, de performances et de recyclabilité .

» Nous pensons que notre batterie de chanvre B4C change la donne. » a déclaré Son Nguyen, fondateur de Bemp, qui a étudié et conçu le chanvre LiS/B4C avec les ingénieurs en mécanique Deyang Qu de l’UWM et Sheldon Shi de l’Université du Nord du Texas.

» Nous sommes ravis d’entrer dans l’industrie à un moment où le monde s’oriente vers les véhicules électriques pour compenser un siècle de dépendance excessive aux carburants fossiles pour les voitures et les camions. Bemp est un innovateur et fera partie du changement. «

Le fondateur explique également que les batteries LiS/B4C-chanvre sont supérieures aux batteries lithium-ion en termes de densité d’énergie gravimétrique, de sécurité et, surtout, de coût et de respect de l’environnement . Notre chimie utilise des matériaux légers et abondants comme le soufre, le bore et le chanvre au lieu de métaux lourds comme le nickel et le cobalt. Les batteries LiS/B4C-chanvre seront idéales pour les poids lourds et les avions électriques. »

L'intérêt du chanvre dans les batteries

Le chanvre a été choisi comme l’un des principaux matériaux en raison de sa durabilité, de sa porosité et de son faible coût. Nguyen explique que les batteries Lithium ont des problèmes tels que la contraction/dilatation de la cathode lors des phases de charge/décharge et le transfert de polysulfures de la cathode à l’anode, ce qui attenu ses performances. Les chercheurs pourraient résoudre ces problèmes en utilisant des matériaux coûteux comme le graphène, mais ce dernier est impossible à produire en masse et à des prix abordables.

Le chanvre et ses fibres cellulaires pourraient donc être utilisées pour fabriquer des supercondensateurs, qui sont des dispositifs de stockage d’énergie haute performance. Les supercondensateurs peuvent être rechargés rapidement et ont une durée de vie plus longue que les batteries lithium-ion, une option intéressante pour les batteries de stockage d’énergie et surtout moins coûteuse. La durabilité du chanvre peut d’ailleurs aider la cathode à résister à des centaines de cycles de contraction et d’expansion, ce qui en fait un matériaux de choix.

Des batteries sûres, durables et écologiques

Selon Nguyen, la batterie LiS/B4C est plus sûre que le lithium-ion car si la batterie est endommagée, percée, pliée ou écrasée, le soufre réagit immédiatement avec le lithium pour former une couche passive, de sorte qu’elle ne brûle pas. De plus, il n’y a pas d’oxyde métallique dans sa composition chimique, il n’y a donc aucun risque d’emballement thermique comme dans les chimies Li-ion.

Comme il n’y a ni cobalt ni nickel, le lithium étant le seul métal précieux de notre chimie, le recyclage peut se faire beaucoup plus facilement qu’avec le lithium-ion. Il suffit de récupérer le lithium et le tour est joué!

Performance et applications prévues

Après de nombreux tests de résistance effectués pour vérifier les performances des batteries LiS/B4C-chanvre à différents taux de charge/décharge. Nguyen assure qu’elles peuvent être complètement chargées en 20 minutes et ont toujours deux fois la densité d’énergie gravimétrique des meilleures batteries lithium-ion. À des taux de charge inférieurs, la densité d’énergie gravimétrique peut être encore plus élevée. Cela signifie doubler ou tripler l’autonomie par charge des véhicules électriques. La durée de vie est également très bonne grâce à l’ingénierie lithium-soufre. Les ingénieurs de la Bemp estiment que leurs batteries peuvent parcourir +160 000 km en charge rapide et bien plus en charge lente avant d’être recyclées.

La production en série devrait démarrer d’ici 2026 et selon Nguyen, les premières applications seront les drones et les véhicules électriques lourds, tels que les bus et les camions.

Et vous, dites nous en commentaire si vous aimeriez que votre téléphone ou votre voiture électrique fonctionne grâce au pouvoir du chanvre.