Quel avenir pour la batterie aluminium-air présentée il y a un an?

Il y a un peu plus d’un an, le lundi de la semaine du Grand Prix de Montréal 2014, la compagnie israélienne Phinergy avait organisé — en collaboration avec Alcoa et Hydro-Québec —, à la Maison du Canada sur l’Île-Sainte-Hélène, un évènement pour dévoiler un drôle de véhicule. Il s’agissait d’une Citroën C1 électrique. Jusqu’à présent, rien de bien extraordinaire. Excepté que son petit moteur électrique ne prenait pas son énergie d’une batterie de piles au lithium, mais plutôt d’une grosse batterie dite aluminium-air, capable d’alimenter en électricité l’engin sur une distance de 1 600 kilomètres.

Depuis, nous n’entendons plus beaucoup parler de cette voiture. Elle était censée être commercialisée quelque part en 2017. Mais bon, même si l’autonomie de 1 600 km semble futuriste, la vérité est qu’il n’y a rien de bien impressionnant là, quand on considère qu’une fois vide, la batterie doit être complètement remplacée, littéralement.

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Comment cela fonctionne-t-il?

La réaction chimique qui génère l’électricité à l’intérieur d’une telle batterie tient-elle de la magie? D’entrée de jeu, on pourrait pratiquement supposer que oui.

La réaction chimique est pourtant simple. L’électricité est créée suite à une réaction chimique entre l’oxygène (air), et l’aluminium. Pour fonctionner, cette batterie a besoin d’eau distillée, qui ici fait office d’électrolyte. L’air pénètre par des filtres qui n’attirent que des atomes d’oxygène, bloquant par le fait même les atomes de carbone qui sont présents dans le CO2, et qui empêchent la plupart des batteries métal-air de fonctionner.

Une fois dans « l’eau », les atomes d’oxygène réagissent avec les feuilles d’aluminium pour créer du trioxyde d'aluminium (AL(OH)3), qui sera stocké dans les couches d’eau. De cette réaction résultent des électrons libres qui seront captés pour générer de l’électricité.

Les batteries aluminium-air sont celles qui, actuellement, ont la plus grande densité énergétique. Autrement dit, par centimètre cube de volume, elles ont plus d’électricité emmagasinée que quiconque.

Par contre, comme les batteries aluminium-air génèrent leur énergie essentiellement en corrodant l’aluminium. Lorsqu’une batterie est vide, c’est fini, il faut la remplacer.

Dans la vraie vie

La batterie aluminium-air pèse moins lourd qu’une batterie lithium-ion classique. Cela dit, à quoi bon avoir une batterie de 1 600 km d’autonomie si l’on doit sans cesse la changer?

C’est là que le partenariat avec Alcoa prend tout son sens. Même si l’aluminium est corrodé suite à son utilisation dans une batterie, il peut tout de même être recyclé pour fabriquer de nouvelles batteries.

L’intérêt serait donc, lorsque la batterie est vide, d’arrêter dans une station de recharge, où votre batterie serait remplacée, et où l’ancienne serait envoyée au recyclage, histoire de pouvoir vous créditer l’achat de la nouvelle.

Ces batteries auraient une durée de vie de trente ans sur la tablette, mais bon, on ne sait pas véritablement quel serait le coût d’une nouvelle « cellule » électrique de ce type. Pour être intéressant, il faudrait que le coût d’une nouvelle batterie soit de moins de 40 $, sinon il deviendrait plus rentable de s’acheter une petite voiture qui consomme 5 l/100 km.

De ce fait, il est difficile de voir la pertinence de ce genre de batterie comme moyen de locomotion principal. Une utilisation intéressante serait, pour une voiture électrique, de l’avoir en réserve. Ainsi, une Chevrolet Spark de 140 km d’autonomie pourrait bénéficier d’un petit « 400 km » d’urgence.

Oups, le graphène arrive

Phinergy risque toutefois de manquer de temps, ou tout simplement d’être rattrapé par le progrès.

Il existe une matière baptisée « graphène » qui bouleversera probablement le monde, d’ici quelques années. Le graphène est un matériel hypermince composé d’atomes de carbone positionnés les uns par rapport aux autres de sorte à former de petits hexagones,sur un plan 2D. Cette matière est plus légère que la fibre de carbone, et beaucoup plus solide.

Or, il semblerait que l’on puisse utiliser le graphène pour fabriquer des piles. Les recherches montrent des résultats prometteurs, puisque les batteries au graphène retiendraient une charge plus importante, et se rechargeraient beaucoup plus vite que leur contrepartie au lithium. Recharger une pile de la sorte pourrait ne prendre que quelques dizaines… de secondes!

Selon certains tests, après 1 000 cycles de recharges rapides, les piles fonctionnent encore à 90 % de leur capacité.

D’après quelques rumeurs, Tesla serait justement en train de développer une telle batterie qui aurait 800 km d’autonomie.

Si le graphène est un jour exploité, les batteries aluminium-air ne seraient plus pertinentes. Même si elles étaient toujours celles avec le plus de capacité, l’organisation d’un réseau de distribution et de remplacement serait un casse-tête logistique inutile.

Autrement dit, une belle idée, mais qui s’applique mal à l’automobile.