Demandez aux futuristes quels matériaux ont le potentiel d’améliorer nos vies de toutes sortes de façons, et il y a de fortes chances que la liste restreinte qui en résulte inclura du graphène.
Le graphène est devenu un mot à la mode pour les startups dans divers domaines, et il occupe une place centrale dans les batteries EV au lithium-soufre de Lyten.
Un investissement non divulgué de Stellantis Ventures annoncé jeudi permettra à Stellantis et Lyten de développer des solutions avec ces batteries ainsi que des technologies supplémentaires de la startup californienne.
Il revendique également de sérieux avantages pour la chaîne d’approvisionnement et une bonne foi environnementale. Les entreprises affirment que la batterie Lyten a « une voie pour atteindre la batterie EV la plus faible en émissions sur le marché mondial ».
Lyten cite actuellement une empreinte carbone inférieure de 60 % dans la fabrication de la batterie par rapport aux batteries NMC, et travaille sur un plan pour réduire cette empreinte carbone, selon Keith Norman, directeur du développement durable de Lyten.
La société affirme également qu’à l’avenir, elle sera en mesure de fournir plus de deux fois la densité d’énergie des cellules lithium-ion.
Les cellules lithium-soufre ont longtemps été considérées comme une chimie à fort potentiel, mais avec des barrières réelles autour de la durée de vie du cycle, ou de la dégradation, ainsi que de la fabricabilité. En remontant au début de la dernière décennie, les experts ont vu la technologie des batteries au lithium-soufre comme devenir commercialement viable vers 2030 , et si tout se passe bien, la technologie de Lyten pourrait être à la pointe de cela.
Avec le recul, des chercheurs australiens ont rapporté en 2020 qu’ils voyaient également le potentiel de doubler l’autonomie des véhicules électriques avec des cellules lithium-soufre , mais qu’ils étaient confrontés à des problèmes de faible durée de vie. D’autres chercheurs ont introduit avec succès un composite de nanofeuilles de manganèse pour contrôler ce comportement de « navette » indésirable, mais cela pose des problèmes de fabrication. Des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory du DOE ont surmonté le problème avec « une cathode nanocomposite d’oxyde de soufre et de graphène », mais la fabricabilité semblait également gêner.
Pourquoi le lithium-soufre pourrait fonctionner cette fois
Lyten prétend être « le pionnier des supermatériaux de graphène 3D accordables », et la société affirme que c’est ce qui rend possible la chimie des batteries lithium-soufre.
Pour sa batterie, le graphène aide à maintenir les atomes de soufre en place et à empêcher leur déplacement lors de la charge et de la décharge. Deuxièmement, cela aide à permettre une plus grande densité d’énergie, simplement grâce à la texture 3D.
Pour obtenir du graphène d’une feuille plane d’atomes de carbone en quelque chose d’utile ici, il utilise une « technologie de réacteur protégée par un brevet » pour convertir cette structure plane en « formes et structures de carbone tridimensionnelles » – comme prendre un morceau de papier et froisser il. Cela, selon Norman, augmente la réactivité par ordre de grandeur et permet à l’entreprise d’adapter les matériaux aux caractéristiques dont elle a besoin.
La société affirme également qu’elle peut produire son graphène 3D de manière carbone-négative à grande échelle tout en tenant compte de tout le reste de la batterie, elle peut fournir « une empreinte carbone parmi les meilleures au monde ».
Une technologie de batterie EV qui peut devenir mondiale
Il indique également que la technologie est bonne à prendre à l’échelle mondiale, en partie à cause de sa nomenclature simplifiée.
Aussi exotiques que les sons du graphène 3D, ces batteries au lithium-soufre n’ont pas besoin de nickel, de cobalt ou de manganèse pour leurs cathodes, ce qui soulage énormément les constructeurs automobiles et les fabricants de batteries dans l’approvisionnement en métaux et en minéraux.
Lyten fabrique le graphène à partir de gaz naturel (méthane), selon un processus qui, selon eux, peut être négatif en carbone (car il produit de l’hydrogène comme sous-produit). Ce gaz naturel est abondamment disponible. Il en va de même pour le soufre, en tant que déchet de l’industrie minière. Cela permet de simplifier la chaîne d’approvisionnement et d’éliminer une partie du risque géopolitique. Pendant ce temps, les investissements dans le lithium sont assez dispersés dans le monde, selon la société.
En raison de ces coûts inférieurs, Lyten pense qu’il a « une chimie de batterie pour les masses », comme l’a dit Norman, surtout si l’on considère que, la capacité étant la même, cela peut réduire le poids des VE.
Lyten étudie également une large gamme de facteurs de forme déjà fabriqués par de grands acteurs de la batterie comme Panasonic ou Samsung SDI, menant avec des cellules cylindriques au format 18650 commun, puis comprenant des cellules de poche et éventuellement peut-être prismatiques. Ainsi, ils pourront être installés dans toutes sortes d’applications, y compris potentiellement l’aérospatiale et la livraison du dernier kilomètre.
En outre, il peut être fabriqué sur le même équipement que les lignées cellulaires à base de nickel existantes, indique la société.
Ne nécessiterait pas de nouvelles usines de batteries EV
« Nous avons été en mesure de développer notre solution lithium-soufre pour qu’elle soit essentiellement productible sur les types existants de lignes technologiques de fabrication, avec quelques modifications très modestes », a déclaré le PDG et cofondateur Dan Cook. « Nous estimons quelque part dans le voisinage d’environ 10 à 15% des coûts directs de la chaîne de fabrication elle-même pour apporter des modifications mineures pour gérer l’architecture lithium-soufre. »
Lyten vient d’ouvrir une ligne pilote de batteries au lithium-soufre à San Jose et livrera bientôt des batteries aux clients pour les tests et la qualification. L’objectif de cette ligne est de produire environ 200 000 cellules par an et de tester l’équipement et le processus de production, mais elle espère établir une ligne à l’échelle du gigawatt pour accélérer l’adoption des VE dans la seconde moitié de la décennie.
Cook a déclaré que la société cherchait à déployer sa technologie aux États-Unis dans un premier temps, puis en Europe et au-delà à mesure que la société progresse.
Outre les batteries, Lyten travaille également avec Stellantis sur une nouvelle génération de capteurs et sur l’utilisation de son graphène pour fabriquer des composites légers qui pourraient aider à réduire le poids des véhicules.
L’investissement dans Lyten fait entièrement partie du plan stratégique Dare Forward 2030 de Stellantis et de son objectif de réduire de moitié les émissions de CO2 d’ici 2030 et d’être net zéro d’ici 2038. Son tour de table de série A était de 160 millions de dollars, tandis que Stellantis représente une partie importante de son Tour de série B.
Production plus tard dans les années 2020 ?
Stellantis envisage la seconde moitié de la décennie pour intégrer les batteries dans ses plates-formes EV.
Lyten dit qu’il atteint déjà des densités égales et supérieures au lithium-ion, mais sur la durée de vie du cycle, c’est toujours un travail en cours, sur une base trimestrielle, avec Stellantis et les entreprises convenant que c’est là que le travail doit être fait. Les régulateurs américains et européens étant susceptibles d’intervenir au cours de cette décennie sur la dégradation et la durée de vie des batteries, il doit y avoir une solution avant que la technologie ne soit commercialisée.
Est-ce une future technologie de batterie populaire pour les véhicules électriques ? Il n’y a pas de savoir sans le pousser plus loin vers la fabrication, et il pourrait avoir le potentiel de dépasser le lithium-ion tel que nous le connaissons.
