Chanvre pour la victoire ! Des chercheurs fabriquent des batteries meilleures et moins chères à partir de déchets végétaux

Depuis le film Folie frigorifique est sorti en 1936, les Américains ont eu une peur pathologique du chanvre. À cause de cela, l’humble plante de chanvre, qui peut avoir plus d’utilisations que toute autre culture, a été traitée avec mépris. Et pourtant, il pourrait être un élément clé des futures batteries, en les rendant plus denses en énergie et en abaissant considérablement leur coût.

L’un des premiers chercheurs à s’être penché sur les bienfaits du chanvre a été le Dr David Mitlin de l’Université Clarkson à New York, qui a dirigé une équipe qui a « cuit » l’écorce de chanvre et l’a transformée en graphène artificiel. Ses travaux ont été publiés dans la revue de l’American Chemical Society en 2014.

Mitlin a dit au Bbc, « Les gens me demandent : pourquoi le chanvre ? Je dis, pourquoi pas ? Nous fabriquons des matériaux de type graphène pour un millième du prix – et nous le faisons avec des déchets.

Chanvre au Texas

Avance rapide de près d’une décennie, et la société texane Bemp Research affirme avoir développé une batterie au lithium-soufre qui repose également sur le chanvre qu’elle appelle B4C-chanvre, qui est l’abréviation de « carbure de bore fabriqué à partir de chanvre ». Il affirme que sa batterie surmonterait de nombreux défis liés aux batteries lithium-ion en termes de coût, de poids, d’évolutivité, de performances et de recyclabilité. Son site Web manque cruellement de détails, mais le fondateur Son Nguyen a accordé une interview à Technologie de l’énergie récemment dans lequel il a expliqué plus en détail cette nouvelle technologie.

EnergyTech — Veuillez décrire votre technologie LiS, ses applications prévues et pourquoi LiS/B4C-chanvre est supérieur aux batteries Li-ion.

Nguyen — LiS/B4C-chanvre est supérieur aux batteries Li-ion en termes de densité d’énergie gravimétrique, de sécurité et, surtout, de coûts et de respect de l’environnement. Notre chimie utilise des matériaux légers et abondants tels que le soufre, le bore et le chanvre carbonisé – au lieu de métaux lourds tels que le nickel et le cobalt. Les batteries LiS/B4C-chanvre seront idéales pour les poids lourds et les avions électriques.

Technologie de l’énergie — Quelle est la fonction du chanvre dans la technologie et pourquoi le chanvre est-il le bon choix de matériau ?

Nguyen — Le chanvre a été choisi comme l’un des matériaux de base en raison de sa durabilité, de sa porosité et de ses faibles coûts. Les batteries LiS ont des problèmes tels que la cathode se contractant/se dilatant pendant la charge/décharge, et les polysulfures de la cathode faisant la navette vers l’anode et nuisant aux performances des batteries. Les chercheurs pourraient résoudre ces problèmes en utilisant des matériaux coûteux tels que le graphène, mais le graphène est impossible à produire en masse. Le chanvre est une meilleure solution à moindre coût. La durabilité du chanvre peut aider la cathode à résister à des centaines de cycles de contraction et d’expansion. La structure poreuse du chanvre peut aider à « piéger » les polysulfures de la navette vers l’anode.

Technologie de l’énergie — D’importants goulots d’étranglement de la chaîne d’approvisionnement existent dans tout le spectre de fabrication, y compris la fabrication de batteries Li-ion. Vos batteries LiS/B4C-chanvre surmonteraient-elles tous les défis de la chaîne d’approvisionnement Li-ion ?

Nguyen — Le soufre est très abondant. Le bore est également relativement abondant, la plus grande mine de bore étant en Californie. Nous avons également un partenariat stratégique avec Delta Agriculture, le plus grand producteur de chanvre aux États-Unis. Delta Agriculture souligne que le chanvre est une culture légale qui nécessite peu d’eau, pas de pesticides et qui retient mieux le carbone que les arbres. En tant qu’entreprise américaine, notre objectif actuel est de fabriquer des batteries pour les véhicules électriques américains, et nous ne voyons aucun problème de chaîne d’approvisionnement. Les batteries Bemp dépendent moins des métaux de terres rares du monde entier et contribueront donc à la sécurité nationale des États-Unis.

Technologie de l’énergie — Pourquoi le LiS/B4C-chanvre est-il meilleur que le Li-ion du point de vue de la sécurité et de l’environnement/du recyclage ?

Nguyen — Le LiS/B4C-chanvre est plus sûr que le Li-ion car si la batterie est endommagée, percée, pliée ou écrasée, le soufre réagira immédiatement avec le lithium pour former une couche passive – il ne brûlera donc pas. De plus, il n’y a pas d’oxyde métallique dans notre chimie, il n’y a donc aucun risque d’emballement thermique comme dans les chimies Li-ion. Puisqu’il n’y a pas de cobalt ou de nickel et que le lithium est le seul métal précieux de notre chimie, le recyclage peut se faire beaucoup plus facilement par rapport au Li-ion. Nous avons juste besoin de récupérer le lithium, et c’est tout.

Technologie de l’énergie — Où en êtes-vous dans le développement de la technologie et quelle est la prochaine étape ?

Nguyen — Nous avons effectué de nombreux tests de résistance pour voir comment nos batteries LiS/B4C-chanvre fonctionnent à différents taux de charge/décharge. Ils peuvent être complètement chargés en 20 minutes et auront toujours le double de la densité d’énergie gravimétrique des meilleures batteries Li-ion. À des taux de charge plus lents, la densité d’énergie gravimétrique peut être encore plus élevée. Cela signifie doubler ou tripler l’autonomie par charge pour les véhicules électriques. La durée de vie du cycle est également très bonne pour l’ingénierie au lithium-soufre, et nous estimons que nos batteries seront bonnes pour 100 000 miles en charge rapide, plus longtemps pour une charge lente, avant d’être recyclées.

La prochaine étape consiste à fabriquer des cellules et des batteries plus grandes et à effectuer encore plus de tests de résistance. Nos batteries ont bien fonctionné dans une très large plage de températures en laboratoire, par exemple, mais nous devons les laisser cycler plus longtemps dans des températures extrêmement froides et extrêmement chaudes pour vérifier nos résultats.

Technologie de l’énergie — Quand votre technologie pourrait-elle devenir disponible sur le marché, et quelles seraient probablement les premières applications commerciales ?

Nguyen — Nous prévoyons de produire en masse nos batteries avant 2026. Les premières applications concerneront les drones et les véhicules électriques lourds tels que les bus et les camions.

Les plats à emporter

Nous ne savons pas qui résoudra l’énigme des batteries à faible coût et à haute énergie, mais nous sommes convaincus que quelqu’un le fera dans les 2 à 3 prochaines années. Il y a tout simplement trop d’argent qui s’accumule dans le domaine et trop de chercheurs qui mettent la main à la pâte pour que cela ne se produise pas.

Franchement, nous ne pouvons pas dire si le graphène fabriqué à partir de chanvre fera partie de la solution, mais c’est certainement une alternative intéressante. Le chanvre pousse à peu près partout où il est planté. Il a besoin de peu d’eau et pas de pesticides. Ce pourrait être une culture commerciale extrêmement attrayante pour les agriculteurs. Qui sait? Il pourrait même remplacer le maïs dans les économies agraires du Midwest. Imaginez quelle révolution ce serait.

Le manque de données fondamentales de Bemp Research est troublant. Ils recherchent agressivement du financement pour poursuivre leur quête de transition du concept à la commercialisation. Peut-être gardent-ils leurs cartes près de leur gilet pour ne pas avertir la concurrence, ou peut-être que tout cela n’est que fumée et miroirs conçus pour assurer un gros salaire au fondateur et à son équipe avant de passer à autre chose.

Notre mission est de tenir nos lecteurs informés des nouveaux développements de la révolution des véhicules électriques. Si nous en entendons plus sur le graphène et le chanvre, nous ne manquerons pas de le partager avec vous.

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