Voiture électrique : la révolution du graphène

Le vrai problème des voitures électriques, c'est le temps de recharge.

Le vrai problème des voitures électriques, c’est le temps de recharge.

La voiture électrique est souvent critiquée pour ses limitations, notamment pour ses temps de recharge particulièrement longs, amplifiés par son manque d’autonomie. Mais des chercheurs de l’Université de Californie ont récemment fait une retentissante découverte… passée plutôt inaperçue. En faisant des études sur le graphène, une variété de carbone, ils lui ont découvert d’étonnantes capacités de stockage de l’énergie. Des propriétés qui pourraient tout simplement révolutionner la voiture électrique telle que nous la connaissons !

Bien des découvertes scientifiques sont souvent le fait du hasard, comme la pénicilline ou le four à micro-ondes. Il faudra peut-être un jour ajouter à cette liste les batteries au graphène ! Mais n’allons pas trop vite. D’abord, qu’est-ce que le graphène ? C’est un matériau composé à 100% de carbone, qui se présente sous la forme d’une feuille de graphite d’une épaisseur d’un atome. Sa découverte a valu le prix Nobel de physique à ses inventeurs, Andre Geim et Konstantin Novoselov, de l’Université de Manchester.

Graphène (image CC AlexanderAlUS/Wikimédia Commons)

Graphène (image CC AlexanderAlUS/Wikimédia Commons)

En cherchant un moyen de produire du graphène de façon industrielle, les équipes de chimistes et biochimistes de l’Université de Californie, dirigées par Richard Kaner, ont donc découvert totalement par hasard les propriétés de ce matériau, capable de stocker de l’énergie électrique d’une façon très efficace.

Il existe actuellement deux familles d’accumulateurs : les batteries classiques, qui stockent pas mal d’électricité mais prennent plusieurs heures à se recharger, et les supercondensateurs (supercapacitors en anglais), dont la capacité est largement plus faible, mais qui peuvent stocker et restituer l’énergie de façon très rapide. Les premières sont utilisées dans nos téléphones mobiles ou nos voitures électriques, les seconds dans les flashs photographiques.

Le pack de batteries Li-ion d'une BMW i3.

Le pack de batteries Li-ion d’une BMW i3.

Le graphène, pour sa part, combine les atouts des deux systèmes : il est capable de stocker une belle quantité d’électricité, et se recharge très vite. Les scientifiques de l’Université de Californie ont ainsi fait fonctionner une ampoule pendant plusieurs minutes après avoir rechargé une plaque de graphène pendant quelques secondes (voir la vidéo ci-dessous, en anglais).

Cette innovation technique promet de révolutionner l’usage de tous les appareils mobiles utilisant l’électricité comme énergie… à commencer par les voitures électriques ! Une autonomie de 120 kilomètres est-elle encore un vrai frein s’il devient possible de recharger la batterie à 100 % en quelques minutes ? Une gêne, tout au plus, mais certainement plus un frein ! Plus besoin d’infrastructures complexes comme l’avait imaginé la défunte startup israélienne Better Place, avec ses stations d’échange de batteries coûteuses à mettre en place.

Une station Better Place d'échange automatisé de batteries. La startup israélienne vient de déposer le bilan.

Une station Better Place d’échange automatisé de batteries. La startup israélienne vient de déposer le bilan.

Mais ce n’est pas tout ! Les batteries actuelles, qu’elles soient au nickel ou au lithium, contiennent des matériaux rares, coûteux et nécessitant un recyclage soigneux en fin de vie, sans quoi l’on risque de polluer l’environnement. La batterie au graphène, elle, est entièrement constituée de carbone, élément présent naturellement dans la nature. Selon ses découvreurs, elle peut même servir de compost pour les cultures !

Résumons : la batterie au graphène est peu coûteuse, se recharge en quelques minutes et est recyclable sans précautions particulières. Définitivement, c’est une révolution !

26 réflexions au sujet de « Voiture électrique : la révolution du graphène »

  1. >Résumons : la batterie au graphène est peu coûteuse

    Pardon ? Pour l’instant, il y a absolument zero industrialisation de la chose, si meme c’est possible de l’industrialiser….
    Bref, une enieme decouverte interessante qui n’aura peut etre jamais de retombe publique.
    Dans le domaine des batteries, l’appel a subventions ou investissement pullulent de ce genre d’annonce, sans jamais aucun resultat derriere.

  2. Mais si, il y a du graphène déjà partout !

    Une petite indication utile : le graphène est aussi connu sous le terme “nanos tubes” dont plusieurs usines de production alimentent un marché mondial en très forte expansion depuis pas loin de 20 ans.

    On les utilise autant pour leur très haute résistance physique que pour leur étonnante conductibilité.

    En associant les deux, nous arrivons à alléger très substantiellement les faisceaux électriques des avions, à améliorer les composites dans toutes leurs applications, à stocker de l’hydrogène ou encore à renforcer des prothèses.
    Il existe plusieurs méthodes de production, certaines s’avérant très prometteuse car se passant de catalyseurs coûteux. La plupart des pétrochimistes produisent du graphène en quantités industrielles.
    On peut même en acheter par sacs !
    L’un des problèmes reste, comme pour tous les nano matériaux à respecter des critères stricts de non dissémination, la “nano poussière” étant potentiellement très toxique.

    Leur utilisation dans des batteries grand public est conditionnée à ce dernier point.

  3. Toutes les semaines il semblerait qu’il y ait une découverte incroyable concernant les voitures électriques, mais au final ça donne jamais grand chose… On verra si les batteries au graphène font la différence…

  4. @Jean Francois Duval: Vous revez, eveille.
    Il y a une difference entre des particules faciles a produire, et une structure complexe régulière et parfaitement calibrée.
    Tout comme faire de le fibre de carbonne dans l’industrie automobile de masse n’est toujours pas a l’ordre du jour, faire des batteries par ce procede ne sera probablement jamais a l’ordre du jour non plus.

  5. @stephane
    Merci, oui, je rêve, puis je regarde autour de moi, et cela me rend optimiste.

    Je comprends parfaitement votre réaction, car vous pensez en terme de production de masse, soit la mise à disposition d’une technologie, pour tout le monde, à un coût raisonnable.
    Mais, il se trouve que les transitions sciences/industries peuvent être très progressives, exemple : la fibre de carbone, en usage banalisé actuellement (dans les équipements du sport en particulier) semblait trop chère dans les années 90.
    Aujourd’hui vous pouvez acheter des bateaux, des raquettes, des clubs de golf dans cette matière, et même, quelques voitures (il y en a à vendre sur ce site).

    Pour faire des carbo-nanotubes, soit du graphène en cylindre, une ou plusieurs couches, il faut un réacteur, de l’éthanol, des catalyseurs, de la pression et de la température . Chaque industriel a sa recette, bien sûr, mais les résultats sont constants. On les utilise aujourd’hui dans des milliers d’applications.
    Rendez vous dans quelques années pour vous présenter des usages très grand public …

  6. Il y a fibre de carbonne, et fibre de carbonne. Celle que vous trouver dans les usages grand publiques n’a rien a voir avec celle necessaire dans les technologies de pointes.
    C’est comme dans le plastique.
    Dans une batterie, ca sera pas de la basse qualite qui fonctionnera. Et donc pas a cout faible.
    Bien sur cela sera utilise, mais pour une industrie de masse ? J’en doute fortement.
    Il suffit de voir la difference entre les technologies des voitures de competition qui n’arrivent (et n’arriveront) jamais dans la voiture de monsieur tout le monde, ne serait ce que pour des raisons de fiabilite et d’entretien tout simplement.
    C’est toujours le meme probleme entre performance/cout/fiabilite.
    Le monde des freins est emblematique: on saurait faire freiner les voitures bien plus court mais faudrait les voir au garage plus souvent.

  7. Cette invention ou découverte risque de finir aux oubliettes. N’oublions pas que depuis 1931 le principe de libre énergie breveté par Nikolas Tesla permettrait de rouler en voitures électriques sans contrainte ni limitation. Mais le casse tête pour les gouvernements c’est comment taxer une énergie inépuisable et gratuite présente partout en abondance?

  8. Cette découverte confirme que la voiture électrique est une technologie qui doit être explorée, mais qui manque de maturité pour être industrialisée à court terme.

  9. Bonjour,

    Concernant les exemples d’avancées technologiques, je prendrais comme exemple les composites (fibre de verre en son temps, plastiques aujourd’hui…). Développés en masse pour l’industrie (même si on fait encore beaucoup appel à la tôle sous toutes ses formes), il favorise l’utilisation du pétrole…
    Mais quid de l’ABS, de l’injection (qui fit perdre des chevaux à son apparition) ou du système KERS…?
    Ce sont toutes des technos qui sont apparues hors du champs de l’industrie de masse et même parfois du monde automobile (l’ABS). Pourtant, certaines sont confirmées et installées d’office sur tous les véhicules (ABS). D’autres font leur apparition (KERS) sur des véhicules plus haut de gamme , tout comme l’ABS en son temps!
    Il faut y croire! À force de marteler, peut-être grâce à la viralité des réseaux sociaux, on en parlera! Si ce n’est pas la techno des nano matériaux, ce sera peut-être autre chose. Et n’oubliez pas que la première voiture électrique commercialisée (1996) a été “supprimée” du réseau de distribution (la GM EV1) pour des raisons controversées. Mais la premièere ébauche de voiture électrique date apparemment de 1881!
    Aujourd’hui, General Motors commercialise la Volt. D’autres contructeurs ont, par défaut, des déclinaisons de leur modèles en hybridation essence/électrique.
    D’autres ont même tentés l’avenue du prototypage de l’hydrogène (Mercedes par exemple)…
    Il faut essayer et le communiquer!
    Merci à vous de l’avoir fait sur cette techno!

  10. Merci monsieur Desmonts pour vos blogs captivants.

    Tant qu’a rêver le graphène sera intégré à la carrosserie de fibre de carbone dans la couche intérieure et des capteurs solaires en couche extérieure pour recharger.

  11. >Ce sont toutes des technos qui sont apparues hors du champs de l’industrie de masse et même parfois du monde automobile (l’ABS). Pourtant, certaines sont confirmées et installées d’office sur tous les véhicules (ABS). D’autres font leur apparition (KERS) sur des véhicules plus haut de gamme , tout comme l’ABS en son temps!

    Vous confondez materiaux et materiels. Pas DU TOUT la meme chose.

  12. Bonjour Stephane

    Je ne suis pas d’accord sur ta vision de la compétition automobile par rapport au voiture de monsieur tout le monde!
    Ta voiture peux freiner 2 fois plus court, si t’achètes des pneus 4 fois plus cher qui dure 4 fois moins longtemps, et que tu met des suspensions très très ferme…
    Et tu prêt a supporter cela?
    Et n’oublies pas que le turbo, l’ABS, les crash test….. et de nombreuses technologies démocratisées aujourd’hui ont été inventées pour le sport auto!
    Salutations

  13. “La batterie au graphène, elle, est entièrement constituée de carbone, élément présent naturellement dans la nature”
    C’est également le cas du pétrole…

  14. >Ta voiture peux freiner 2 fois plus court, si t’achètes des pneus 4 fois plus cher qui dure 4 fois moins longtemps, et que tu met des suspensions très très ferme…

    Voila: donc pas de grande serie….merci de confirmer ce que je dis.

    >Et n’oublies pas que le turbo, l’ABS, les crash test….. et de nombreuses technologies démocratisées aujourd’hui ont été inventées pour le sport auto!

    Tu confonds comme l’autre materieux et materiel. Un ordinateur c’est du materiel, un eprocesseur moderne ne coutera pas plus cher qu’un vieux processeur a construire, le procede est le meme. Le cout en materiel est le meme. Bref le vrai prix d’acces au grand public c’est le cout des MATERIAUX composant le MATERIEL, pas la complexite de la technologie qui une fois rechechee ne coute plus rien. La recherche qui a conduit a l’abs a coute cher, mais une fois amortie ca coute rien.

    Le materiel c’est pas quelquechose que tu ‘amorti’ donc a moins quon puisse faire un truc a bas cout ca n’arrivera jamasi dans le grand public maitrise ou pas. La Fibre de carbonne par exemple, bah c pas possible dans faire a bas cout a grande echelle. Bref, c’est du materiaux, et ca n’arrivera pas dans la voiture de monsieur tout le monde. En plus ca se repare pas.

  15. >Le materiel c’est pas quelquechose que tu ‘amorti’

    Je voulais bien évidemment dire le matériau.

    Tu auras jamais du titane a bas cout par exemple. Donc toute technologie utilisant du titane sera chere. Donc pas pour la grande serie.
    Pour que ca devienne de la grande serie, il faut que les materiaux soient peu cher. Hors de cela nul salut a attendre.
    Hors faire du graphene en feuille pas cher, personne ne sait faire. La vrai revolution ne sera possible qu’a ce moment la.

  16. Des chercheurs arrivent à faire des supercondensateurs en graphène à l’aide d’un simple graveur de DVD :
    http://www.supercondensateur.com/article12/supercondensateur-graphene-lsg-cree-avec-graveur-dvd

    Il faut du temps pour passer à une phase industrielle, mais le potentiel est énorme :
    http://www.supercondensateur.com/article19/super-supercondensateur

    En fait, des tas de scientifiques travaillent sur les supercondensateurs et les recherches avancent vite :
    http://www.supercondensateur.com/article25/recherches-supercondensateur-avancent-tres-vite

    Bref, il y a quand même de quoi espérer !

  17. >Bref, il y a quand même de quoi espérer !
    .
    Il serait bon de cesser ce faire passer des annonces de laboratoires pour des revolutions du futur. Seule une infime partie de ces recherches debouchera sur de l’industrialisation de masse pour des problemes de cout. Vos exemples sont emblematiques: un supercondensateur, ca fait SUPER mais concretement, il sert a rien et est inexploitable la ou il est (et oui c’est beau de l’avoir fait, mais a l’endroit ou il est bah..inutile, faut encore l’extraire de la et le mettre dans un circuit imprime qui lui peut pas etre fait de la meme maniere.
    Le resultat de cette experience, c’est un pouilleme de ce qu’il faut avant que ca serve. Si ca peut servir. SI.
    Je demande juste un peu de pragmatisme, et moins de sensionalisme dans ce domaine. Chaque annonce de ce type donne l’impression aux gens que la science va resoudre le probleme energetique et qu’on va pouvoir se passer de faire d’effort.
    Alors d’une part, cela ne resout rien (c’est du stockage pas de la production, et deja en production on est mal) mais en plus, ca ne marche pas, y a rien, juste des annonces de ‘peut etre’!
    Ca sert jsute pour attirer des budgets de recherche! Meme pas pour faire une usine pour une mise en prod!

  18. Il est triste de voir un tel cynisme.
    OK les supercondensateurs ne résolvent pas tout les problèmes du monde (mais qui l’a jamais affirmé ?).

    Mais dire que ça ne sert à rien et qu’on en fera jamais rien est tout aussi ridicule que de dire que la science résoudra tout.

    Les problèmes énergétiques à venir vont être colossaux. D’ailleurs, sur le même site que j’ai cité, ils l’expliquent bien en présentant une vidéo de M. Jancovici, expert en la matière. Tout en dénonçant ce qui est pour le coup une vrai supercherie : la fusion froide.

    http://www.supercondensateur.com/article21/fusion-froide-et-supercondensateur

    Toujours sur ce même site, tu pourras voir que la Chine utilise déjà des Bus 100% électriques à supercondensateur, et que la France vient de commander des Bus hybrides Diesel/supercondensateur pour économiser 30% de carburant.

    Alors avant de dire que ça ne sert à rien, renseigne toi un peu !

    Quand à la production d’énergie, l’avenir sera plutôt aux films photovoltaïques organiques qui ne résoudront pas tout, mais qui pourront faire avancer le schmilblick. Maintenant, si tu préfère tout voir en noir, vaut mieux t’acheter une corder, ça t’évitera de consommer plus et de puiser dans les ressources naturelles…

  19. arretez de rever les progres sont inventes pour faire du fric et seul ceux qu en ont en veulent davantage.Les cies petrolieres veillent au grains elles ne vont pas se laisser depouiller.
    Savez vous que la premiere voiture a depasser les 100km/h etait electrique et en +avant 1900 .Vous parler de recherche vous pensez que pour faire tourner une roue il faut partir d un mouvement alternatif!!!? eh bien c est pourtant ce que l on fait dans votre moteur de voiture depuis de 120ans sauf pour les moteurs d avions (jets)a qui profite ce crime sinon aux petroliers.Renault a une voiture 100% electrique oui mais les bornes de recharge (situees chez le petroliers)ne sont toujours pas en service chercher l erreur! la solution viendra quand tous les petroliers se seront reconvertis en marchands d electricite et croyez moi rien ne changera sur les prix

  20. 1- Il y a bien eu le moteur à piston rotatif de Wankel mais qui avait
    des problèmes de consommation d’huile et …

    2- Voiture électrique : pour l’instant il y a plusieurs solutions de stockage batteries diverses, supercondensateurs, mais reste encore une autonomie trop limitée sauf peut être la solution allemande dite “pile à combustible” Mais il y a toujours l’électricité à produire en masse il là il faut du charbon ou du pétrole ou du nucléaire.
    Les panneaux photovoltaiques de toiture produisent au mieux 2, 5 kW pour 20 m2 à l’heure la plus favorable à pndérer selon région , orientation et saison. Alors recherger sa voiture prend plusieurs jours!!!

    3- Cette solution électrique, si viable, va obliger un créer un autre impôt pour remplacer les recettes de la TIPP

    • Je suis d’accord BMW voir Tesla pourrait commercialiser au moins un modèle
      Ce serait un bon test et beaucoup de personnes achèteraient car ils y mettraient le prix. Un client BMW mettra le prix pour se differencier

  21. Finalement, 5 ans après où en est-on sur cette technologie ?
    On voit que Samsung a déposé un brevet fin 2017 sur cette techno. A suivre.
    Concernant le véhicule électrique, pas certain que ça aboutisse car le constructeur Fisker avait annoncé la “révolution” graphène, or finalement il change pour utiliser les packs de batterie “classique” fournis par LG (qui équipe les Chevrolet Bolt et la Renault Zoé).

    Bien souvent, les matériaux révolutionnaires se servent qu’à faire du buzz mais il faut parfois une dizaines d’années d’évolution pour que ça fonctionne.

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