Le laboratoire de QuantumScape, une start-up de la Silicon Valley dont les investisseurs incluent Volkswagen et Bill Gates, à San Jose, Californie, le 4 février 2021. Le L'entreprise travaille sur une technologie qui pourrait rendre les batteries de voiture moins chères, plus fiables et plus rapides à recharger. (Gabriela Hasbun/The New York Times)
Les actionnaires de QuantumScape Corp, basée en Californie, une start-up de batteries soutenue par Volkswagen AG, ont approuvé un package salarial de plusieurs milliards de dollars pour le directeur général Jagdeep Singh, qui pourrait recevoir des options d'achat d'actions potentiellement évaluées à 2,3 milliards de dollars, sous réserve que l'entreprise atteigne certains jalons de performance. .
L'annonce a déclenché des comparaisons avec le package que Tesla a décerné à Elon Musk en 2018, et a mis en lumière le potentiel de ce secteur naissant, dont certains porte-drapeaux n'ont pas encore mis un produit sur le marché.
Un bond en avant
La batterie à semi-conducteurs de QuantumScape – du lithium métal avec un électrolyte solide séparant les deux électrodes – est considérée comme une perspective exceptionnellement lumineuse dans un espace de plus en plus encombré. La société, qui a été co-fondée par Singh il y a une décennie et a reçu le soutien financier de Volkswagen et du fonds de capital-risque de Bill Gates, cotée à la fin de l'année dernière et évaluée à près de 50 milliards de dollars en quelques mois sur la promesse que son roman la technologie des batteries pourrait offrir une alternative plus sûre et moins chère aux batteries lithium-ion.
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Les efforts antérieurs pour construire un séparateur à semi-conducteurs (électrolyte) capable de travailler avec du lithium métal ont dû faire des compromis sur des aspects tels que la durée de vie et la température de fonctionnement de la batterie, et le problème des dépôts excessifs de lithium sur l'anode. QuantumScape prétend avoir contourné cela : son utilisation d'une technologie de séparation à l'état solide élimine la réaction secondaire entre l'électrolyte liquide et le carbone/graphite dans l'anode des cellules lithium-ion conventionnelles.
Un employé détient une batterie au lithium métal à semi-conducteurs QuantumScapes pour véhicules électriques à San Jose, Californie, le 4 février 2021. L'entreprise travaille sur une technologie qui pourrait rendre les batteries de voiture moins chères, plus fiables et plus rapides à recharger. (Gabriela Hasbun/The New York Times)
Volkswagen prévoit de lancer la production de batteries à semi-conducteurs d'ici 2025 via le partenariat avec QuantumScape.
Batteries à semi-conducteurs< /p>
La densité énergétique des cellules lithium-ion utilisées dans les téléphones portables et les véhicules électriques d'aujourd'hui est près de quatre fois supérieure à celle des batteries nickel-cadmium de l'ancienne génération. Les batteries lithium-ion utilisent des solutions électrolytiques aqueuses, où les ions se déplacent entre l'anode (électrode négative généralement en graphite) et la cathode (électrode positive en lithium), déclenchant la recharge et la décharge des électrons. Malgré les améliorations technologiques au cours de la dernière décennie, des problèmes tels que les longs temps de charge et la faible densité énergétique persistent. Bien que les batteries lithium-ion soient considérées comme suffisamment efficaces pour les téléphones et les ordinateurs portables, elles n'ont toujours pas la portée qui ferait des véhicules électriques une alternative viable aux moteurs à combustion interne.
Un problème majeur est que le lithium métal est extrêmement réactif. La principale forme de corrosion du lithium sont les dendrites, qui sont des structures de lithium ramifiées qui se développent à partir de l'électrode et peuvent potentiellement percer à travers le séparateur et à l'autre extrémité, court-circuitant la cellule. Dans les batteries lithium-ion actuelles, dont l'électrolyte est un liquide inflammable, la formation de dendrites peut déclencher un incendie.
Jagdeep Singh, directeur général de QuantumScape, à San Jose, Californie, le 4 février 2021. La société travaille sur une technologie qui pourrait faire batteries de voiture moins chères, plus fiables et plus rapides à recharger. (Gabriela Hasbun/The New York Times)
QuantumScape affirme que sa batterie lithium-métal à semi-conducteurs remplace le séparateur polymère utilisé dans les batteries lithium-ion conventionnelles par un séparateur à semi-conducteurs. Le remplacement du séparateur permet l'utilisation d'une anode lithium-métal à la place de l'anode traditionnelle
carbone/graphite.
L'anode lithium métal est plus dense en énergie que les anodes conventionnelles, ce qui permet la batterie pour stocker plus d'énergie dans le même volume, selon l'entreprise. La conception du QuantumScape est censée être « sans anode » dans la mesure où la batterie est fabriquée à l'état déchargé et l'électrode négative se forme in situ lors de la première charge.
Principaux avantages
Les avantages de la technologie des batteries à semi-conducteurs incluent une densité d'énergie cellulaire plus élevée (en éliminant l'anode de carbone), un temps de charge plus faible (en éliminant le besoin de diffuser le lithium dans le carbone particules dans les cellules lithium-ion conventionnelles), capacité à entreprendre plus de cycles de charge et donc une durée de vie plus longue, et une sécurité améliorée.
Un coût inférieur pourrait changer la donne, étant donné qu'à 30 % du coût total, les dépenses de batterie sont un facteur clé des coûts du véhicule.
Une étude de Deloitte a montré les trois principaux facteurs à considérer pour les consommateurs qui achètent un VE sont le prix, la fiabilité et le coût de charge. Les coûts des batteries lithium-ion sont actuellement d'environ 137 $ par kWh, et devraient atteindre 101 $/kWh d'ici 2023, selon les données de BloombergNEF.
QuantumScape affirme qu'il vise à réduire le coût des batteries de 15 à 20 % par rapport au coût des batteries lithium-ion en plusieurs années.
D'autres dans le domaine
BATTERIE FER-AIR DE FORME ÉNERGIE : En juillet, la société américaine Form Energy Inc. a annoncé une batterie fer-air rechargeable capable de fournir de l'électricité pendant 100 heures à un coût de système prétendument compétitif avec les centrales électriques conventionnelles et à moins d'un dixième du coût du lithium-ion. La société a déclaré que sa batterie à l'avant du compteur – une batterie de stockage à l'échelle du service public ou à l'échelle du réseau qui peut être connectée directement à un réseau de distribution ou de transmission ou à des actifs de production d'électricité – peut être utilisée en continu pour assurer des opérations 24 heures sur 24. d'un réseau électrique renouvelable.
La batterie exploite le concept de « rouille réversible » : elle utilise l'oxygène de l'air et convertit le fer métallique en rouille pendant la décharge et pendant la charge, l'application d'un courant électrique transforme la rouille redevient fer et la batterie libère de l'oxygène dans l'air.
Cependant, la taille et le poids de la batterie – chaque unité a la taille d'un petit réfrigérateur – rend son application peu pratique dans les véhicules électriques.
BATTERIE À L'ÉTAT SOLIDE DE TOYOTA : Toyota est en tête de liste des quelque 1 000 brevets mondiaux concernant les batteries à l'état solide. Le constructeur automobile japonais tente de reprendre la tête des Chinois, qui sont actuellement les leaders des batteries Li-ion. Toyota prévoit d'être la première entreprise à vendre un véhicule électrique équipé d'une batterie à semi-conducteurs et est en train de dévoiler un prototype. Nissan aussi est dans la mêlée.
APPLE BATTERY TECH :Au cours des quinze derniers jours de 2020, Apple Inc a déclaré qu'il avançait dans la technologie des voitures autonomes et visait 2024 pour produire un véhicule de tourisme.
Au cœur de la stratégie d'Apple se trouve une conception de batterie « révolutionnaire » qui pourrait « radicalement » réduire le coût des batteries et augmenter l'autonomie du véhicule, selon une personne au courant de la conception de la batterie d'Apple citée par Reuters.
BATTERIE TABLES DE TESLA : En septembre de l'année dernière, Tesla a dévoilé son intention de développer une nouvelle batterie lithium-ion « tables » qui pourrait améliorer l'autonomie et la puissance d'une voiture électrique. Une languette est la partie de la batterie qui forme une connexion entre la cellule et ce qu'elle alimente. Tesla affirme que ses cellules sans tables donneront aux batteries de véhicules électriques de l'entreprise cinq fois plus de capacité énergétique, les rendront six fois plus puissantes et permettront une augmentation de 16% de l'autonomie du véhicule.
LA BATTERIE DE L'INDE PUSH
THE CENTER travaille sur un plan pour un projet d'environ 4 000 MWh de système de stockage de batteries à l'échelle du réseau dans les centres de répartition de charge régionaux qui contrôlent le réseau électrique du pays, principalement pour équilibrer la caprices de la production d'énergie renouvelable.
RELIANCE INDUSTRIES LTD a annoncé son intention de mettre en place une usine de stockage d'énergie Giga ; La société d'État NTPC Ltd a lancé un appel d'offres mondial pour un projet de stockage de batteries à l'échelle du réseau.
LE MINISTÈRE des Industries lourdes a publié un appel d'offres le 22 octobre de cette année pour la mise en place d'installations de fabrication pour le stockage de batteries Advanced Chemistry Cell (ACC) en Inde. La dernière date de soumission des propositions était le 31 décembre.
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