00:00 Hello tout le monde et bienvenue sur la chaîne ATTEC.
00:09 Aujourd'hui, nous allons nous intéresser aux alternatives aux batteries lithium-ion.
00:13 En effet, le secteur de l'énergie renouvelable continue de croître et c'est pourquoi notre
00:18 dépendance au lithium pourrait devenir un problème.
00:21 Bien qu'il existe déjà une variété d'options de stockage d'énergie disponibles aujourd'hui,
00:27 les autorités sont toujours en quête d'une nouvelle innovation.
00:30 Et l'une des étoiles montantes possibles sont les batteries à base d'aluminium.
00:35 Elles ne nécessitent pas de matériaux rares, peuvent se charger plus rapidement et pourraient
00:40 être plus faciles à recycler.
00:42 Il y a deux avancées majeures sur le sujet.
00:45 Mais comment fonctionnent-elles ? Et peuvent-elles vraiment concurrencer les batteries lithium-ion
00:50 ? Voyons de plus près.
00:51 La demande croissante pour les batteries, que ce soit pour le stockage des énergies
00:58 renouvelables ou pour les véhicules électriques, nous oblige à développer diverses technologies
01:02 de stockage d'énergie.
01:04 Selon l'Agence internationale de l'énergie renouvelable, la production d'énergie renouvelable
01:09 seule représentera 85% de toute l'énergie produite dans le monde.
01:14 Le solaire et l'éolien représentent 22 et 36% de cette production respectivement.
01:22 Le problème est que ces sources d'énergie sont intermittentes et ont besoin de stockage
01:26 d'énergie pour révéler leur plein potentiel.
01:29 Plus de 90% du marché de stockage de batteries de réseau mondial est actuellement représenté
01:35 par les batteries lithium-ion.
01:36 Et pour cause, les avantages des batteries lithium-ion comprennent l'efficacité de
01:42 la conversion, la densité et de puissance élevée, la faible autodécharge et la bonne
01:48 durée de service.
01:49 Cela en fait une technologie privilégiée pour de nombreux cas d'utilisation.
01:53 Cependant, ce n'est pas tout rose pour les batteries lithium-ion.
01:57 Elles ont un coût relativement élevé, des problèmes d'inflammabilité si elles ne
02:01 sont pas gérées correctement et l'extraction de lithium n'est pas vraiment écologique.
02:06 Le recyclage a également été un problème, mais cela est résolu par un certain nombre
02:11 de sociétés de recyclage de premier plan, comme Redwood Materials, Lifecycle et RecyclerCo.
02:17 Pour répondre à ces problématiques, des technologies en ce sens émergent chaque semaine.
02:22 Pourtant, l'une d'entre elles semble se démarquer, les batteries en aluminium.
02:27 Elles sont particulièrement intéressantes en raison de la simplicité et de la disponibilité
02:32 des matières bon marché, combinées à des performances incroyables.
02:36 Alors en quoi consistent les batteries en aluminium ?
02:39 Pour comprendre, rappelons rapidement le fonctionnement d'une batterie.
02:43 Les composants clés d'une batterie sont les électrodes positives et négatives,
02:48 qui sont la cathode et l'anode.
02:50 Entre les électrodes se trouve un séparateur, fait d'une membrane avec un électrolyte,
02:55 pour aider à transporter les ions d'un côté à l'autre des électrodes.
02:59 Ainsi, les électrons se déplaçant entre ces électrodes vers l'électrolyte,
03:04 font charger et décharger la batterie.
03:06 Les batteries à ion aluminium sont conceptuellement très similaires aux batteries lithium-ion.
03:11 Mais il y a une différence claire entre les deux qui donne à l'aluminium l'avantage.
03:16 Il peut échanger jusqu'à 3 électrons par ion, tandis que le lithium ne peut en échanger qu'un.
03:22 Ce nombre plus élevé d'électrons par ion signifie une capacité volumétrique théorique
03:28 environ 4 fois supérieure à celle du lithium.
03:30 Et une capacité gravimétrique de 2980 mAh par gramme,
03:36 qui est proche du métal lithium à 3860 mAh par gramme.
03:40 En plus de cela, l'ion aluminium est plus sûr, potentiellement moins cher,
03:45 et n'a pas les mêmes problèmes de mobilité que le lithium.
03:48 Au-delà de la théorie, l'Université de Queensland a publié ses recherches
03:52 sur une batterie à ion d'aluminium et de graphène en 2021.
03:57 Leur technologie a été commercialisée via un contrat exclusif avec la société australienne
04:02 Graphene Manufacturing Group, ou GMG.
04:05 Ainsi, cette technologie utilise de l'aluminium et du graphène,
04:08 plutôt que du graphite traditionnel.
04:11 GMG utilise une technique de plasma pour fabriquer des couches de graphène.
04:15 Elles sont si finement coulées que l'atome de chlorure d'aluminium qu'ils utilisent
04:19 ne peut pas se glisser entre les atomes de carbone.
04:23 Toutes ces structures et des atomes d'aluminium densément empilés
04:26 font que la batterie à base de graphène et d'aluminium
04:29 atteint un taux de charge jusqu'à 70 fois plus rapide que les cellules à ion de lithium.
04:34 Cependant, il reste encore beaucoup de développement et de recherche à faire
04:38 avant qu'ils puissent remplacer complètement les batteries lithium-ion.
04:42 En effet, il y a plusieurs problématiques à résoudre pour qu'elles deviennent un concurrent sérieux.
04:47 Leurs cellules ont une densité de puissance égale à environ 150 E/kW,
04:52 mais c'est faible en comparaison des batteries lithium-ion avec près de 250 à 300 E/kW.
04:58 Néanmoins, les performances des batteries à ion d'aluminium ont récemment évolué
05:02 avec une amélioration de ces chiffres, notamment jusqu'à atteindre 300 E/kW.
05:08 En outre, l'aluminium est un métal beaucoup plus abondant dans l'environnement que le lithium.
05:13 En fait, c'est l'élément métallique le plus abondant dans la croûte terrestre
05:17 et le troisième élément le plus abondant dans l'ensemble,
05:20 derrière l'oxygène et le silicium.
05:23 Cela signifie que les batteries à base de graphène et d'aluminium
05:26 ne rencontreront pas le problème de la rareté, comme les métaux rares et les batteries lithium-ion.
05:32 De plus, comparé au lithium, l'aluminium est plus sûr et plus recyclable.
05:36 C'est déjà l'un des métaux les plus recyclés au monde.
05:39 Il y a un immense potentiel pour devenir un produit à faible émission,
05:43 permettant au secteur du stockage d'énergie de devenir plus écologique.
05:48 Les premiers appareils alimentés par batteries à base de graphène ont été produits en juin 2022.
05:54 Face au potentiel énorme de cette technologie,
05:56 GMG prévoit de développer une usine pour la production
05:59 et développer une commercialisation de masse avec des batteries pour de petits appareils.
06:05 En sus, ils ont un véritable avantage concurrentiel en raison du prix de production, qui est beaucoup plus bas.
06:11 En comparant les prix des métaux, le lithium coûte environ 13 000 $ par tonne,
06:15 tandis que l'aluminium coûte environ 2 780 $ par tonne.
06:20 Cela leur permettrait d'augmenter leurs marges tout en faisant baisser le prix de la batterie aux consommateurs.
06:26 Une seconde innovation en termes de batteries pourrait venir révolutionner ce secteur.
06:31 À l'aide de recherches du MIT, ils ont développé un autre type de batterie aluminium soufre avec un fort potentiel.
06:37 Et ce qui est vraiment intéressant, c'est que la vitesse de charge s'améliore à mesure que la batterie chauffe.
06:43 Elle peut se charger 25 fois plus vite, à environ 110 °C.
06:48 Elle est également non inflammable, ce qui réduit le risque d'incendie.
06:52 Il est prévu que cet appareil puisse être utilisé pour des applications de stockage stationnaire à petite échelle,
06:58 automobile et jusqu'à la liaison des maisons et des entreprises.
07:02 En ce qui concerne les coûts, le MIT prévoit que sa batterie aluminium soufre coûtera seulement 9 $ par kWh,
07:09 soit environ 12 à 16 % des coûts de cellules de batterie lithium-ion d'aujourd'hui.
07:15 Bien sûr, cela doit encore sortir du laboratoire,
07:17 mais il n'est pas risqué de supposer que le coût moins élevé des matières aura un impact important sur le coût de production final.
07:26 Bien que les batteries de GMG et du MIT soient prometteuses,
07:29 elles partagent des défis similaires dans l'application pratique et la commercialisation.
07:34 Le plus important d'entre eux est la réaction de l'aluminium à l'intérieur de la batterie,
07:38 qui peut former des dendrites d'aluminium et subir de la corrosion,
07:42 ce qui aurait pour conséquence de diminuer l'efficacité et la sécurité.
07:47 Cette corrosion doit être prise en compte pour faciliter les applications pratiques des ions d'aluminium.
07:53 Car elle peut causer une consommation irréversible de l'anome d'aluminium,
07:56 ce qui réduit la densité d'énergie et la durée de vie.
08:00 L'utilisation d'inhibiteurs de corrosion tels que l'oxyde de zinc et le développement d'alliages avec le magnésium,
08:07 le zinc, l'étain, l'indium et le gallium, semblent réduire le taux de corrosion.
08:13 Maintenant, d'un point de vue économique, la demande pour les batteries à ion d'aluminium
08:17 a le potentiel de dépasser les autres technologies de batteries à l'avenir.
08:21 Principalement en tant que remplacement potentiel pour les batteries à ion de lithium dans le secteur de la voiture électrique.
08:28 Le marché mondial des batteries à ion d'aluminium avait une valeur d'environ 4 milliards de dollars en 2021.
08:34 Et en prenant en compte tous les avantages, les sources métalliques et l'utilisation généralisée,
08:38 le marché devrait atteindre 8 milliards en 2031.
08:43 Nous devons trouver des technologies de batteries plus performantes
08:46 qui peuvent fournir une densité d'énergie accrue, une meilleure durée de vie,
08:50 une sécurité et un coût moins élevé pour nous éloigner des combustibles fossiles
08:54 et débloquer le potentiel de notre avenir tout électrique.
08:59 Les batteries de la société GMG sont un pas important vers l'industrialisation.
09:03 Mais elles sont encore en cours de développement.
09:06 Il ne s'agit pas de remplacer une technologie par une autre,
09:08 mais plutôt de diversifier le nombre d'options à notre disposition.
09:12 Qu'en pensez-vous ?
09:13 Pensez-vous que ces batteries en aluminium ont une chance ?
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09:37 [Musique]
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