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La mousse de graphène, un matériau prometteur pour maîtriser la température des batteries

26 août 2021 à 13h01
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Graphène © Shutterstock.com
© Shutterstock

Bénéficier d'un isolant l'hiver et d'un conducteur l'été, tel est l'objectif de la recherche autour de la mousse de graphène pour les batteries des voitures électriques. L'enjeu est de protéger ce composant essentiel de potentielles dégradations liées aux températures.

Lorsque l'hiver est froid et que le thermomètre indique des températures négatives ou, durant l'été, que des pics de chaleur conduisent à dépasser les 45 degrés, la batterie peut se dégrader. Et la mousse de graphène pourrait bien pallier cela.

Le double rôle de la mousse de graphène

Dans les pays nordiques (et pas que) où la température descend fréquemment sous zéro degré l'hiver, tandis que dans les coins désertiques, on peut dépasser les 50 degrés, la préservation de la batterie des voitures au meilleur de ses capacités se complique.

Celle-ci n'apprécie guère les importantes variations de température, qui peuvent accélérer la dégradation de certains de ces composants et limiter l'efficacité de la conservation de l'électricité en son sein, réduisant de facto l'autonomie du véhicule. Des chercheurs de l'université de Purdue (États-Unis) se sont penchés sur la question et ont planché sur une étude portant sur la mousse de graphène. Publiée dans le journal Nature Communications, celle-ci s'annonce prometteuse.

La mousse de graphène pourrait ainsi jouer un rôle efficace de commutateur. À une épaisseur de 1,2 mm, elle devient un isolant efficace grâce aux poches d'air contenues en son sein, tandis qu'à 0,2 mm d'épaisseur, elle serait un conducteur thermique près de huit fois plus efficace. De quoi permettre, dans le premier cas, de maintenir une température ambiante pour la batterie en hiver grâce à la dilatation de la mousse et, dans le second, d'évacuer un trop-plein de chaleur en été grâce à sa contraction.

Maintenir les batteries à température ambiante

La co-auteure de l'étude, Amy Marconnet, compare le rôle de la mousse de graphène à celui d'une « résistance dans un circuit électrique » et ajoute : « Au lieu de faire varier la quantité de courant, il fait varier la quantité de chaleur qu'il laisse passer. »

La mousse de graphène, composées de feuilles de carbone d'un atome d'épaisseur, semble être la clé selon Xiulin Ruan, l'autre co-auteur de l'étude : « La plupart des appareils utilisent une gestion thermique passive, telle que la conduction et la convection, pour déplacer l'excès de chaleur. Mais ce système n'est ni accordable ni ajustable, et n'aide en rien par temps froid. »

Testée dans deux cas de figures, la mousse de graphène a d'abord été placée entre un radiateur et un dissipateur thermique. Ensuite, celle-ci a été mise à l'épreuve à des températures comprises en 0 et 30 degrés Celsius, sur une source de chaleur comparable à celle d'une batterie.

De quoi permettre un emploi efficace aussi bien sur les batteries d'appareils électroniques tels que les ordinateurs et téléphones, mais aussi sur celles équipant les véhicules électriques. Dans le cas d'une batterie au lithium-ion, la recommandation d'utilisation est comprise en 0 et 45 degrés Celsius. Un produit aussi versatile que la mousse de graphène aurait donc, si les résultats se confirment, entièrement sa place aux côtés des batteries.

Source : NewAtlas

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TNZ
Franchement, quel intérêt quand certains font des batteries au graphène qui promettent des performances supérieures ?
norwy
Merci pour l’article. Est-ce que l’on sait jusqu’à quelle température c’est efficace en théorie ?
Nmut
Le but ici c’est la gestion thermique des batteries, ça marche quelque soit le type de batterie (je ne connais pas de batteries qui ne seraient pas impactées par la température).
maitre_hibou
Bonjour @norwy, j’ai consulté l’étude complète et je n’ai pas trouvé de température maximale à partir de laquelle la mousse de graphène cesse d’être efficace.
TNZ
On verra en septembre/octobre … mais rien ne dit que les batteries graphène soient impactées par les problèmes thermiques. D’après l’article qui en parle, ces batteries seraient capables d’encaisser des puissances phénoménales.<br /> Si la durée de charge des batteries standard est aussi longue, c’est bien à cause de la gestion thermique.
justepourlefun
Franchement, je trouve ça génial, et pas seulement pour les batteries. Une résistance thermique auto ajustable ! Bientôt, le tee shirt de running estival en mousse de graphène qui gonfle fait office de polaire au sports d’Hiver ! Amazing !
LedragonNantais
encore un truc qu’on va nous promettre pour les 30 prochaines années, et dont on verra pas la couleur.
cid1
La GAC AION V a une batterie au graphène et une autonomie max de 1000 KM et un temps de charge en huit minutes. l’article qui en parle est ici même sur clubic daté du 24 août .<br /> (Désolé je ne sais pas comment on fait un lien sur clubic)<br /> Clubic.com – 24 Aug 21<br /> Le GAC Aion V et sa batterie au graphène promettent 1000 km d'autonomie et...<br /> Le modèle commercialisé dès septembre prochain, dont on a hâte de découvrir les performances réelles sur le terrain.<br />
Voigt-Kampf
Vous reprendrez bien un peu de mousse ?
SlashDot2k19
Ah défaut d’avoir eu des vraies batteries au graphène, on aura de la mousse…
norwy
Ok, merci, pas de souci. C’est difficile de comprendre le niveau d’efficacité réel sans ça…
Voigt-Kampf
Il faut suivre Top Chef, bientôt un plat à faire sur le thème du graphène. Ça va c(h)arbonner !
Thomas_Moison
Encore un matériaux nouveau que l’on va répendre ( par usure ou produit en fin de vie) dans la nature sans que l’on sache ce que qu’il devient et comment on lui rend sa forme naturelle graphite
P-yves
Vous dites :<br /> «&nbsp;De quoi permettre, dans le premier cas, de maintenir une température ambiante pour la batterie en hiver grâce à la dilatation de la mousse&nbsp;»<br /> → comment fait-on ce dilater la mousse en hiver? le froid fait ce contracter les matériaux et pas l’inverse habituellement<br /> et:<br /> «&nbsp;dans le second, d’évacuer un trop-plein de chaleur en été grâce à sa contraction.&nbsp;»<br /> Idem , la chaleur dilate les matériaux, elle ne les contractes pas
Palou
P-yves:<br /> → comment fait-on ce dilater la mousse en hiver? le froid fait ce contracter les matériaux et pas l’inverse habituellement<br /> Par exemple, la glace se dilate avec le froid
max_971
C’est bien beau tout ça mais pense-t-on à son recyclage ?<br /> Il ne faudrait pas qu’on se retrouve avec du graphène partout sur la Terre.
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