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Contact! Se déplacer à l'aide des batteries de demain

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Imaginez un avenir où vous n'auriez nul besoin de remplir le réservoir de votre automobile avec de l'essence! Que diriez-vous de pouvoir rouler jusqu'à l'école, au terrain de sport ou à la maison d'un ami sans libérer d'émissions nocives dans l'air? En cette ère où le prix de l'essence connaît une escalade fulgurante et où l'on s'inquiète des répercussions de l'usage des combustibles fossiles sur l'environnement, une telle possibilité fait rêver bien des Canadiens. Mais comment y parvenir?

La réponse pourrait se trouver dans la prise de courant la plus proche.

Les véhicules hybrides enfichables (VHE) laissent entrevoir une solution, et le CNRC est à l'avant-garde d'un vaste programme de recherche scientifique visant à permettre la production massive de tels véhicules. Les chercheurs se concentrent sur le stockage de l'énergie, les pièces du moteur électrique, l'optimisation du groupe motopropulseur ainsi que la réglementation sur les émissions et l'efficacité énergétique.

Prototype d'un VHE en développement.

Prototype d'un VHE en développement.

Mais qu'est-ce qu'un VHE, au juste? Le véhicule hybride enfichable combine moteur électrique et moteur à combustion interne. Doté d'une plus grosse batterie que les véhicules hybrides existants, on peut le recharger de diverses façons : au moyen du moteur, par régénération lors du freinage ou simplement en le branchant à une prise de courant.

Les chercheurs du CNRC étudient principalement les questions de stockage de l'énergie dans les batteries des VHE. « Les piles aux ions lithium figurent en tête de liste pour les systèmes de propulsion des VHE », explique Isobel Davidson, chercheuse à l'Institut de technologie des procédés chimiques et de l'environnement du CNRC.

Toutefois, pour que les VHE deviennent une solution pratique, la technologie sous-tendant leurs batteries doit évoluer pour répondre aux besoins. Tel n'est pas le cas du modèle actuel le plus populaire, qui recourt aux piles à ions lithium pour stocker l'énergie. « Les gens sont contents de la pile à ions lithium qui alimente leur téléphone cellulaire ou leur ordinateur portatif, mais cette pile cause deux soucis dans un véhicule, poursuit Mme Davidson : sa sûreté et sa fiabilité. »

« Au départ, les piles à ions lithium ont été conçues pour les appareils électroniques portatifs et les outils électriques – pas pour de gros objets en mouvements susceptibles d'entrer en collision, explique-t-elle. Le solvant organique avec lequel la pile emmagasine l'électricité est volatil et inflammable : il pourrait prendre feu s'il s'échappe à l'extérieur. Nous tentons de mettre au point des pièces qui rendront la batterie plus tolérante à l'oxygène afin qu'elle ne s'enflamme pas si elle est exposée accidentellement à l'air. »

Mme Davidson et ses collègues étudient une gamme de solvants moins dangereux, aux propriétés électrochimiques similaires.

Le succinonitrile fait partie des matériaux que les chercheurs combinent aux sels de lithium dans l'espoir de trouver un électrolyte ininflammable, non corrosif, stable sur le plan électrochimique et, surtout, bon marché.

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Le succinonitrile est l'un des meilleurs candidats. Fondue et mélangée aux sels adéquats, cette substance cireuse rappelant le plastique donne un composé qui conduit les ions lithium sans les électrons. Il permettrait donc à une batterie de conserver sa charge.

L'équipe de Mme Davidson cherche aussi de nouveaux matériaux pour la cathode de la pile au lithium. Elle aimerait trouver un substitut au cobalt, couramment employé mais de plus en plus coûteux. D'autres composés comme les oxydes de manganèse ou le phosphate de fer pourraient constituer une solution. Comme c'est le cas pour les électrolytes, l'objectif est de trouver un mélange qui répondrait aux sévères exigences des VHE sur le plan de la performance.

Aussi ambitieux que paraisse cet objectif, Mme Davidson est convaincue que cela vaut la peine de s'y attaquer, que ce soit pour trouver des solutions de rechange à l'essence moins onéreuses ou pour transformer l'électricité en carburant. Ce faisant, on réduirait les émissions de gaz qui détériorent l'environnement.

Une telle solution pourrait être réaliste au Canada, car une grande partie de l'électricité vient de centrales hydroélectriques ou nucléaires. À dire vrai, Mme Davidson croit que l'avènement de la technologie des piles associée aux VHE pourrait changer notre perception du carburant.