« Guerre contre le changement climatique »: l’ingénieur soutenu par Tesla, Jeff Dahn, cherche une batterie d’un million de kilomètres

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Jeff Dahn, ingénieur de l’Université Dalhousie, veut créer une batterie qui ne mourra jamais. Il veut que vous puissiez monter dans votre voiture électrique et parcourir un million de kilomètres – 40 fois la circonférence du monde – avant que votre batterie ne s’éteigne enfin.

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Impossible? Peut être pas. En mars, Dahn a reçu un Prix ​​Killiamune bourse de 100 000 $ accordée annuellement par le Conseil des arts du Canada à cinq chercheurs « qui ont activement consacré leur carrière à repousser les limites du savoir et à trouver des solutions aux problèmes auxquels nous sommes confrontés au quotidien ».

Le prix était la dernière reconnaissance que Dahn pouvait être sur quelque chose de grand. Dans un article de 2019 publié par le Journal de la société électrochimique (JES), Dahn a déclaré que son groupe de recherche, qui est parrainé exclusivement par Tesla Inc. et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie (CRSNG), était sur le point de finaliser une batterie qui pourrait durer plus de 1,6 million de kilomètres.

« Nous pensons que les batteries lithium-ion peuvent durer un siècle avec la bonne chimie », a-t-il déclaré dans une interview. Le problème c’est le temps. Quelqu’un aurait besoin de suivre les performances de la batterie du début à la fin, pendant cent ans. « Prouver que cela peut durer un siècle prend en fait un siècle », a ajouté Dahn en riant.

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Pour être clair, cette batterie ne vous permettrait pas de parcourir un million de kilomètres sans vous arrêter. Vous auriez besoin de le charger, mais si vous utilisiez la cellule de batterie Dahn a présenté avec son équipe en octobre 2020, il serait capable de supporter 10 000 cycles de charge, correspondant à 5,3 millions de kilomètres. En comparaison, de nombreux véhicules électriques ont des batteries qui ne peuvent supporter que 800 cycles, soit environ 320 000 kilomètres.

La batterie d’un million de kilomètres durerait probablement plus longtemps que votre voiture électrique, vous devrez donc la mettre dans une autre voiture, puis une autre, mais la batterie elle-même resterait viable pendant des décennies.

« Nous ne sommes pas comme ça »

Dahn est l’un des pionniers des batteries lithium-ion qui sont maintenant utilisées dans le monde entier dans les appareils de tous les jours tels que les ordinateurs portables, les voitures et les téléphones portables. Il refuse de s’attribuer tout le mérite.

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« C’est un effort qui a impliqué des scientifiques, des ingénieurs, des spécialistes de la fabrication du monde entier, de pratiquement tous les pays de la planète », a déclaré Dahn. « Mes contributions étaient petites en comparaison. » Il a ajouté que ses étudiants diplômés et postdoctoraux ont également joué un rôle démesuré.

Depuis, ses recherches se sont concentrées sur les batteries à longue durée de vie, un domaine qu’il considère comme à la pointe.

« Il n’y a pas d’autres groupes universitaires dans le monde qui travaillent sur le développement de cellules lithium-ion très longues, des décennies ou plus », a déclaré Dahn. « La plupart des universitaires recherchent un coup de circuit rapide avec un papier gee-whiz dans Science ou alors Nature. Nous ne sommes pas comme ça. Nous essayons de vraiment faire une différence et de faire quelque chose d’utile.

Bien qu’une batterie longue durée soit un atout pour le consommateur moyen, elle sera indispensable pour les véhicules utilitaires tels que les taxis et les camions long-courriers, car la plupart des pays riches sont sur la bonne voie pour éliminer progressivement les moteurs à combustion interne d’ici deux décennies. Elon Musk, fondateur et actionnaire majoritaire de Tesla, souhaite voir ces batteries alimenter une flotte de taxis autonomes.

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La recherche de Dahn « sera essentielle non seulement pour le transport », a déclaré Marc Fortin, vice-président des partenariats de recherche au CRSNG, « mais aussi pour des sources d’énergie plus durables et plus vertes à l’avenir… Cela a de nombreuses applications importantes, non seulement pour Tesla, mais pour de nombreux autres domaines.

Nous essayons de vraiment faire une différence et de faire quelque chose d’utile

Jeff Dahn

Comme Musk, Dahn pense que les véhicules électriques sont l’avenir. Il est sur la liste d’attente pour trois voitures électriques, et il prendra celle qui sera disponible en premier. « Montez dans un véhicule électrique. Essayez-le », a déclaré Dahn. « Vous ne reviendrez jamais au gaz. »

D’ici 2035, les véhicules à essence ne sera plus disponible à l’achat, selon le gouvernement fédéral. D’énormes usines de batteries de véhicules électriques apparaissent partout dans le monde, dont beaucoup peuvent produire des milliards de watts d’énergie, ce qui leur vaut le titre vénéré de « giga factory ». Les gouvernements fédéral et ontarien viennent d’annoncer que Windsor abritera la première giga-usine du Canada, qui produira 45 gigawattheures d’énergie par an, assez pour alimenter 5 000 foyers.

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La moitié de la production de cette centrale pourrait alimenter l’ensemble de la province de la Nouvelle-Écosse pendant une journée, a déclaré Dahn. Mais dans l’état actuel des choses, cette énergie est destinée aux voitures, pas aux ménages.

« Toutes ces batteries sont réservées », a déclaré Dahn. « Ils entrent dans des véhicules. En fait, chaque giga usine dans le monde qui fabrique des batteries lithium-ion – toute leur production est parlée.

Dahn considère ces batteries comme un moyen de résoudre la crise énergétique et d’atténuer les effets du changement climatique. « Donc, si vous pensez que vous allez nous sortir des combustibles fossiles, qu’allez-vous utiliser pour le stockage de l’énergie ? Vous devez utiliser les voitures », a-t-il déclaré. « C’est là que se trouvent les batteries. Ils sont dans les voitures.

Dans la vision du futur de Dahn, les voitures électriques font également office de dispositifs de stockage d’énergie renouvelable. « Vous devez être capable de stocker de l’énergie (renouvelable) pour quand le vent ne souffle pas et que le soleil ne brille pas », a-t-il déclaré. Équipées de batteries à longue durée de vie d’un million de kilomètres, les voitures électriques du futur regorgeront d’énergie inutilisée. Lorsque la voiture est garée et que la nuit est tombée, l’énergie excédentaire peut être redirigée vers le réseau pour alimenter les maisons, les bâtiments et tout autre élément connecté au réseau. Les voitures ne consommeront plus seulement de l’énergie, mais pourraient être une source d’énergie précieuse.

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Ce processus s’appelle Vehicle-to-Grid, ou V2G, et c’est quelque chose qui enthousiasme vraiment Dahn. Pour que cela fonctionne, les batteries doivent être extrêmement puissantes. C’est pourquoi il espère mettre au point une batterie pouvant durer plusieurs milliers de cycles de charge.

Le V2G sonne bien, mais il nécessitera l’adhésion des sociétés énergétiques, des constructeurs automobiles et des gouvernements, a déclaré Dahn. Cela nécessitera également une technologie intelligente et une « intégration véhicule-réseau ». En d’autres termes, les bornes de recharge devront être bidirectionnelles afin de pousser et tirer l’électricité entre les voitures et le réseau électrique. Ils devront également être équipés d’un logiciel qui communique avec le réseau pour diriger l’énergie là où elle est nécessaire.

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Lorsqu’on lui a demandé combien de temps cela pourrait prendre pour être mis en œuvre, Dahn a répondu : « Cela doit être moins de 50 ans, c’est sûr, sinon nous allons avoir tellement chaud sur la planète, ce sera terrible. »

Dahn a déclaré avoir vu de nombreuses recherches prometteuses sur les alternatives aux batteries lithium-ion pour le stockage de l’énergie, y compris le stockage gravitationnel, où de grandes quantités d’énergie renouvelable sont stockées en soulevant des objets lourds et expédiées en les relâchant ; de nouveaux types de technologies de batterie telles que fer à repasserqui, selon certains, peut fournir 100 heures d’électricité à un dixième du coût d’une batterie lithium-ion ; batteries sodium-ion, qui sont légèrement moins denses en énergie que le lithium-ion, mais moins chers ; et batteries à l’état solidequi promettent de contenir plus d’énergie et d’être plus sûrs qu’une batterie lithium-ion.

« Nous avons besoin de tous. Nous avons besoin d’eux tous parce que c’est une guerre », a déclaré Dahn. « C’est une guerre contre le changement climatique. Nous avons besoin que tout le monde vienne à la table pour gagner cette guerre.

• Courriel : [email protected] | Twitter: marisacoulton