Les cathodes DRX : la clé pour décarboner les transports ?

Un consortium de chercheurs en batteries, dirigé par le Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), travaille sur la commercialisation d’une nouvelle famille de matériaux pour cathodes de batteries appelée DRX ou « disordered rock salt ».

Les cathodes DRX (sels de gemme désordonné) pourraient offrir une densité d’énergie supérieure aux cathodes conventionnelles des batteries lithium-ion à base de nickel et de cobalt, deux métaux en pénurie critique.

Les avantages des cathodes DRX

Les cathodes DRX sont polyvalentes car elles peuvent être fabriquées avec presque n’importe quel métal de transition au lieu du nickel et du cobalt. Cette polyvalence est essentielle pour remplacer les véhicules à essence par des véhicules électriques, selon Gerbrand Ceder, chercheur principal du consortium DRX.

Les cathodes DRX pourraient également protéger l’industrie automobile et les consommateurs des hausses de prix causées par les contraintes d’approvisionnement.

Le consortium DRX

Le consortium DRX, formé l’année dernière, comprend une équipe d’environ 50 scientifiques de Berkeley Lab, SLAC National Accelerator Laboratory, Pacific Northwest National Laboratory, Argonne National Laboratory, Oak Ridge National Laboratory et l’Université de Californie à Santa Barbara.

Le consortium a reçu 20 millions de dollars du Vehicle Technologies Office (Office des technologies automobiles) du Département américain de l’énergie (DOE) pour développer des cathodes de batteries DRX qui pourraient être aussi performantes, voire meilleures, que les cathodes NMC (nickel-manganèse-cobalt) utilisées dans les batteries lithium-ion actuelles.

Les objectifs ambitieux de la transition énergétique

Les États-Unis visent à ce que la moitié des nouvelles voitures vendues en 2030 soient des véhicules à zéro émission, y compris des véhicules électriques à batterie, des véhicules électriques hybrides rechargeables ou des véhicules électriques à pile à combustible.

En Californie, toutes les nouvelles voitures devront être des véhicules à zéro émission à partir de 2035.

Vince Battaglia et son équipe du Berkeley Lab testeront les « recettes » de cathode DRX de Ceder en fabriquant des dizaines de batteries DRX à pile de monnaie avec différentes formulations de titane ou de manganèse.

L’idée est d’améliorer la conductivité électronique du matériau, qui est cruciale pour garantir qu’une batterie lithium-ion DRX présente non seulement une densité énergétique élevée, mais aussi une durée de vie élevée (le nombre de fois qu’une batterie peut se charger et se décharger avant de commencer à se dégrader).

« Dans mon laboratoire, nous pouvons tester des centaines de piles lithium-ion à la fois. Nous essayons de fabriquer des batteries dans les meilleurs environnements possibles afin de pouvoir vraiment comprendre les performances du matériau lui-même. Les batteries sont mises à l’échelle afin d’imiter les processus de fabrication qui fonctionneraient réellement sur le terrain », explique Vince Battaglia.

Le rôle de DRX dans la décarbonation des transports

Selon Gerbrand Ceder, les cathodes DRX pourraient jouer un rôle clé dans la décarbonation des transports.

« Le DRX est une technologie très prometteuse qui pourrait permettre un stockage fiable, peu coûteux et abondant de l’énergie. Mais cela doit se faire rapidement – pas dans 30 ans, mais maintenant. Nous n’avons pas le temps d’attendre – et le consortium DRX nous aidera à y parvenir« , a-t-il déclaré.

Le consortium DRX vise à démontrer des cathodes DRX prêtes pour la commercialisation en moins de 5 ans.

En synthèse

Les cathodes DRX représentent une alternative prometteuse aux cathodes conventionnelles des batteries lithium-ion. Leur polyvalence, leur coût réduit et leur abondance pourraient contribuer à accélérer la transition vers les véhicules électriques et à décarboner le secteur des transports.

Pour une meilleure compréhension

Qu’est-ce que les cathodes DRX ?

Les cathodes DRX (disordered rock salt) sont une nouvelle famille de matériaux pour cathodes de batteries qui pourraient offrir une densité d’énergie supérieure aux cathodes conventionnelles des batteries lithium-ion.

Pourquoi les cathodes DRX sont-elles importantes ?

Les cathodes DRX pourraient permettre de remplacer les métaux rares et coûteux comme le nickel et le cobalt, contribuant ainsi à réduire les coûts et à sécuriser l’approvisionnement en matériaux pour l’industrie des batteries.

Qui travaille sur les cathodes DRX ?

Le consortium DRX, dirigé par le Lawrence Berkeley National Laboratory, rassemble des chercheurs de plusieurs laboratoires nationaux et universités américaines pour développer et commercialiser cette technologie.

Quels sont les objectifs du consortium DRX ?

Le consortium DRX vise à développer des cathodes de batteries DRX performantes et prêtes pour la commercialisation en moins de 5 ans, afin de soutenir la transition vers les véhicules électriques et la décarbonation des transports.

Comment les cathodes DRX pourraient contribuer à la décarbonation des transports ?

En offrant une technologie de stockage d’énergie fiable, abordable et abondante, les cathodes DRX pourraient faciliter la transition vers les véhicules électriques et réduire les émissions de gaz à effet de serre du secteur des transports.

Légende illustration principale (vidéo) : Un consortium réunissant les meilleurs scientifiques nationaux spécialisés dans les batteries, sous la houlette du Lawrence Berkeley National Laboratory, va accélérer la commercialisation d’un nouveau matériau pour cathode de batterie appelé DRX ou « sel gemme désordonné ». Les cathodes DRX pourraient fournir des batteries d’une plus grande densité énergétique que les cathodes conventionnelles des batteries lithium-ion fabriquées à partir de nickel et de cobalt, deux métaux dont la pénurie est criante.