Stockage d’énergie à forte densité pour des applications automobiles

Responsable du projet : Raman Yousif, RNCan - Ottawa
Promoteur principal : Université de Waterloo
Lieu : Waterloo (Ontario)
Contribution du écoEIN : 1 870 000 $
Total du projet : 2 675 000 $
Domaine stratégique : Transports

Contexte :

L’adoption par les consommateurs des véhicules électriques rechargeables et hybrides dépend en grande partie de la mise au point de batteries de stockage énergétique de pointe. Les blocs-batteries au lithium-ion utilisés dans les véhicules électriques d’aujourd’hui sont limités en termes d’autonomie et de coût. Les besoins prévus pour des batteries dépassant ces limites exigeront des batteries à composition chimique plus avancée. Ce projet met l’accent sur les réactions électrochimiques qui constituent le fondement des batteries au lithium-air, au sodium-air, au lithium-soufre et au magnésium-soufre. Ces compositions chimiques fournissent une très forte densité énergétique, plusieurs fois supérieure à celle des cellules au lithium-ion, ce qui peut se traduire par des autonomies en propulsion électrique approchant les 500 kilomètres (km) par charge.

Objectifs du projet :

Ce projet a pour objectif de mettre au point de nouveaux matériaux de stockage à forte densité énergétique pour les batteries à haute densité énergétique et de les incorporer à des prototypes de cellules électrochimiques. Les résultats escomptés à long terme (entre 5 et 10 ans) du projet comprennent la mise au point de prototypes de batteries au soufre (Mg-S et Li-S) capables d’une densité d’entreposage énergétique allant jusqu’à 600 Wattheures/kilogramme (Wh/kg) avec une puissance d’au moins 350 Watts/kilogramme (W/kg). Pour les batteries au Li-O₂, le principal jalon de mise au point finale visera une densité d’entreposage énergétique allant jusqu’à 1 000 Wh/kg. Pour les cellules au Na-O₂, l’objectif est d’assurer la validation de principe d’une cellule à très faible coût fonctionnant avec un cycle stable à une densité énergétique d’environ 300 Wh/kg.

Avantages pour le Canada :

En termes précis, les avantages pour le Canada apportés par ce projet sont les suivants :

• la production d’un savoir-faire en science des matériaux électrochimiques au Canada;
• la production d’une base de propriété intellectuelle (PI) appartenant au Canada pour la prochaine génération de batteries;
• la prestation d’un tremplin pour les projets de stockage énergétique au Canada;
• la création d’employés hautement qualifiés susceptibles de lancer des compagnies et combler des postes dans des compagnies canadiennes;
• établir un centre majeur de recherche en entreposage énergétique au Canada.

État du projet :

Dans la première année de ce projet, l’accent mis sur la conception de batteries Na-CO₂ a permis de régler les problèmes concernant la reproductibilité des résultats grâce à l’inclusion d’une étape de distillation électrolytique et une conception modifiée de cellule pour permettre la purge d’O₂. Une cellule à trois électrodes a également été adoptée afin d’observer les réactions simultanées à l’anode et la cathode de la cellule. De nouveaux matériaux métalliques mésopores ont été choisis pour être inclus dans les cathodes de batteries lithium-soufre, et diverses autres options synthétiques pour les composés ciblés ont été essayées. Des particules à l’échelle nanométrique seront mises à l’essai pour les travaux à venir de ce projet.

Partenaires du projet :

BASF SE
Université Hanyang, Corée
Hydro-Québec, Canada