L'introduction massive des véhicules électriques constitue un des axes principaux du gouvernement japonais pour atteindre ses objectifs de réduction d'émission de CO2. La NEDO (Organisation pour le Développement des Energies Nouvelles et des Technologies Industrielles), organisme public de financement de la recherche, finance depuis longtemps des projets de recherche liés à ce domaine. Le 24 novembre, elle a publié sur son site quatre résultats prometteurs qui permettraient d'améliorer l'autonomie des batteries tout en améliorant leur sécurité et leur coût de production.
L'équipe du professeur KANAMURA Kiyoshi de la Tokyo Metropolitan University, a développé une anode en lithium métal qui se dégrade peu au cours des cycles de charge et de décharge de la batterie.
Le lithium est un métal léger qui permet le stockage une forte densité d'énergie. Il est un candidat idéal pour la conception de batteries. Les batteries au lithium-ion sont d'ailleurs très présentes dans les appareils électroniques portables (téléphones, ordinateurs, etc). La très grande majorité des constructeurs automobiles mondiaux ont fait le choix des batteries lithium-ion manganèse pour équiper leurs véhicules électriques et hybrides.
Mais les batteries qui utilisent le lithium comme constituant de l'anode, présentent une densité énergétique supérieure aux batteries lithium ion (ou le lithium est utilisé sous forme ionique dans l'électrolyte). Cependant, l'anode peut se dégrader rapidement ce qui empêche leur utilisation commerciale. Les résultats de recherche du professeur KANAMURA sont donc intéressants pour un futur déploiement des batteries lithium métal.
Le professeur a en effet réussi à maîtriser la formation de dendrites qui se développent lors des cycles de charge et décharge, et qui réduisent la densité d'énergie de la batterie. Il a ainsi pu créer une batterie qui, pour la première fois au monde, est capable de supporter 2.000 cycles de charge et de décharge, sans se dégrader. Selon lui, dans les véhicules électriques, sa nouvelle anode permettrait d'élever l'autonomie au-delà de 500 km (les voitures électriques vendues dans le commerce ont actuellement une autonomie d'une centaine de km). Le professeur a également développé un processus de production de masse à moindre coût, ce qui rendrait possible l'industrialisation de son anode. La batterie ainsi formée a une capacité de charge de 1000 mA/h, soit trois fois plus qu'une batterie dont l'anode serait en graphite.
Le professeur FUJINAMI Tatsuo de l'Université de Shizuoka a développé un nouvel électrolyte qui permet de fabriquer une batterie lithium-ion dont la tension de sortie est de 5 V, ce qui constitue une première mondiale selon lui. L'électrolyte est difficilement inflammable, ce qui rend les batteries plus sures. Constitué à partir d'acide borique, il est peu coûteux à fabriquer.
L'équipe du professeur associé KOMABA Shin'ichi de la Tokyo University of Science a développé un liant à base d'acide polyacrylique pour constituer une anode en silicium et graphite. En utilisant un électrolyte liquide constitué d'une solution ionique, développé par l'équipe du professeur MIURA de l'Université Keio, le professeur KOMABA a réussi à fabriquer une batterie qui aurait une bonne cyclabilité et une bonne densité énergétique (600 Wh/kg).
Le Saitama Industrial Technology Center (SAITEC) a développé un nouveau matériau pour les batteries magnésium-ion. Le magnésium peut être fabriqué facilement à partir de l'eau de mer, ce qui rend son approvisionnement plus facile que celui du lithium, dont les ressources sont inégalement réparties sur la planète. Les chercheurs ont réussi pour la première fois au monde à fabriquer une batterie capable de charges et de décharges stables. Les ions magnésium étant bivalents, les chercheurs pensent que de telles batteries ont une meilleure capacité que les batteries à base de lithium monovalent. La cathode développée par le centre a une capacité de 200 mAh/g. Après cinq cycles, la batterie ainsi constituée fournit 100% de la capacité massique restituée lors du premier cycle.
