Batteries GMG aluminium-ion à électrode au graphène

La société australienne Graphene Manufacturing Group (GMG) communique actuellement très abondamment sur sa technologie révolutionnaire de batteries graphène aluminium-ion.

Les annonces pour des batteries révolutionnaires sont nombreuses. Elles alignent le plus souvent des performances exceptionnelles, mais n’indiquent pas de calendrier proche et relativement précis pour leur production. Graphene Manufacturing Group vient en revanche d’annoncer des perspectives rapprochées de développement. Avec pour caution un partenariat incluant le laboratoire de recherche affilié à l’Université du Queensland, et UniQuest, la société qui gère la propriété intellectuelle de cette dernière.



C’est d’ailleurs une découverte du département pour la bio-ingénierie et les nanotechnologies de l’établissement universitaire australien qui est au cœur de ces nouvelles cellules. Il s’agit de l’exploitation du graphène en cathode. Via un accord tripartite, GMG bénéficie d’une licence exclusive concernant la précieuse électrode.

Dès 2022

Le contrat prévoit la réalisation de prototypes à relativement courtes échéances par Graphene Manufacturing Group. Pour des accumulateurs au format des piles boutons (montres, téléphones portables et autres appareils nomades), la technologie graphène aluminium-ion serait accessible dès l’année prochaine.

Pour la mobilité électrique – et en particulier les voitures branchées –, il faudrait attendre 2 années supplémentaires. Il est également envisagé d’exploiter cette piste pour les unités stationnaires de stockage de l’énergie.

UniQuest a reçu en 2020 du Conseil national de la recherche une enveloppe de 390 000 dollars australiens (environ 246 500 euros) sur 3 ans pour développer la technologie graphène aluminium-ion. Il vient d’en mettre sur la table 82 788 (soit 52 336 euros) pour la réalisation de cette feuille de route.

GMG a prévu de compléter cette manne à hauteur de 150 054 dollars australiens (94 860 euros). Sans compter la part sur l’exploitation des brevets détenus par l’Université du Queensland.

Vitesse de recharge jusqu’à 70 fois plus rapide

Selon les informations communiquées par GMG sur son site, ses batteries aluminium-ion à électrode au graphène se rechargeraient jusqu’à 60 ou 70 fois plus rapidement que les actuelles cellules lithium-ion commercialisées.

Là aussi les valeurs varient, de seulement quelques secondes (batterie au format des piles boutons) à plusieurs minutes. Ce qui amène l’équipe australienne à comparer sa technologie avec les supercondensateurs.

On pense alors immédiatement à l’échauffement que pourrait causer un tel scénario, rendant l’opération dangereuse et ruinant la durabilité de ces accumulateurs. Eh bien non ! Les cellules graphène aluminium-ion seraient dotées d’une « durée de vie 3 fois plus longue », estimée au minimum « à 2 000 cycles » de recharge/décharge.

En outre, les régénérer ne provoquerait pas d’échauffement inquiétant, permettant la suppression des circuits à liquide caloporteur. D’où un gain de poids potentiellement conséquent, de plusieurs dizaines de kilos sur les voitures électriques qui seraient ainsi équipées.



Densité énergétique et puissance massique

Du côté de la densité énergétique, GMG avance 150-160 Wh/kg. Ce qui serait la meilleure valeur obtenue pour des batteries aluminium. Mais ces chiffres sont encore en retrait par rapport aux 250 Wh/kg affichés actuellement pour la technologie lithium-ion, avec des perspectives à 500 Wh/kg pour 2030. Pour comparaison, la startup Innolith envisage 1 000 Wh/kg pour ces cellules à électrolyte solide au sodium.

En revanche, du côté de la puissance massique, la solution avancée par les partenaires australiens atteindrait les 7 000 w/kg, contre 1 500 w/kg en puissance en pointe pour les batteries lithium-ion.

Craquage du méthane

À la base, la spécialité de GMG est de produire de l’hydrogène par craquage du méthane, ainsi que du graphène de haute qualité. Pour ce dernier, l’entreprise utilise son procédé plasma exclusif. Le matériau est ainsi obtenu à un coût plus faible qu’en passant par l’extraction du graphite à partir de mines à ciel ouvert.

Les cellules graphène aluminium-ion alignent d’autres points plus vertueux pour l’environnement et susceptibles de faire baisser les coûts de production. De leur composition sont absents le cuivre – pas vraiment bon marché face à l’aluminium –, le lithium et autres matériaux critiques. L’entreprise australienne explique qu’ainsi « la chaîne d’approvisionnement est sécurisée et simplifiée ».

Les composants nécessaires à la fabrication des cellules sont en très grande majorité disponibles localement. C’est pourquoi le gouvernement de l’État du Queensland a décidé de soutenir les travaux des 3 partenaires.

90 % de recyclabilité

Plus sûre à l’exploitation que les cellules lithium-ion, les éléments aluminium-ion à cathode au graphène afficheraient un taux de recyclabilité de 90 %. GMG indique également que l’ingestion par un enfant d’une batterie « bouton » n’aurait pas les effets mortels connus avec la technologie lithium-ion.

Petites galettes pour montres et téléphone, cylindres ou poches : l’innovation développée par les 3 partenaires australiens pourrait prendre à peu près toutes les formes employées pour les accumulateurs en concurrence.

Leur production ne nécessiterait pas de gros bouleversements sur les chaînes industrielles et leur exploitation pourrait s’accommoder des formes de packs imaginées à ce jour par les constructeurs automobiles.

Avis de l'auteur

Au-delà d’être assurés que ces cellules aluminium-ion à électrode au graphène seront bien exploitables dans quelques années pour la mobilité électrique, les travaux des 3 partenaires australiens montrent une nouvelle fois que les technologies de batterie peuvent prendre rapidement de nouvelles directions.

S’alarmer sur le recyclage, la provenance et la disponibilité des matériaux, l’impact à la fabrication, c’est utile et positif au lancement. Dès lors que les acteurs concernés s’engagent sur ces voies, une autre attitude est à adopter : se tenir informés des progrès réalisés et ne pas rester bloqués des années sur des points qui sont dépassés ou en passe de l’être.

Depuis des années, Automobile Propre et moi-même rappelons que la voiture électrique n’est mariée avec aucune technologie fermée.

Dans cet article est présentée une nouvelle fois une technologie révolutionnaire de batteries qui serait exploitable pour la mobilité. Elle serait relativement proche d’une exploitation. Parviendra-t-elle à équiper les véhicules électriques ? C’est bien sûr trop tôt pour le dire. Mais cette piste s’ajoute à bien d’autres qui laissent penser à un avenir pluriel pour les accumulateurs rechargeables.