Les batteries Li-Sulfure feront-elles décoller les avions électriques ?

Le par Christian D.  |  13 commentaire(s) | Source : IEEE Spectrum
Oxis Energy batterie Li Sulfure

Les batteries électriques actuelles sont trop pesantes et d'une densité énergétique insuffisante pour alimenter des avions de ligne électriques. La solution pourrait venir des batteries Li-Sulfure.

Le poids des batteries électriques constitue une contrainte pour les véhicules électriques et plus encore pour les engins volants qui ont en plus besoin de beaucoup d'énergie pour la phase de décollage.

Les batteries actuelles peuvent faire voler des drones géants et des taxis volants mais il faudra trouver de nouvelles solutions si l'on veut envisager de faire voler des avions de ligne avec une motorisation électrique partielle ou totale et une charge utile qui ne soit pas totalement consacrée à ses seules batteries.

En remplacement des technologies traditionnelles Li-Ion, la solution pourrait venir des batteries Lithium Sulfure telles que celles en cours de développement par la société britannique Oxis Energy.

Oxis Energy batterie Li Sulfure

Leur intérêt est double puisqu'elles peuvent supporter des densités énergétiques compatibles avec les usages de l'aviation (le double environ des batteries Li-Ion) en conservant leurs propriétés dans le temps (même si l'une des difficultés de leur conception est justement d'éviter leur dégradation précoce) et qu'elles sont beaucoup plus légères, sans oublier l'aspect sécurité.

A titre d'exemple, pendant qu'une batterie au plomb classique stocke 50 Wh/Kg, une batterie Li-Ion peut stocker de 100 à 260 Wh/Kg. Pour une batterie Lithium-Sulfure, la densité se situera plutôt vers 500 Wh/Kg, avec la possibilité d'atteindre 600 Wh/Kg d'ici quelques années.

batterie Li sulfure.

Credit : Chris Philpot

Dans un article publié sur IEEE Spectrum, Mark Crittenden, responsable développement et intégration chez Oxis, explique que les réactions chimiques intervenant dans le cycle de décharge des batteries Li-S sont plus complexes et nombreuses que pour les batteries Li-Ion, créant différents stades avec de multiples molécules intermédiaires, de type polysulfides, se formant et suivant un cycle décomposant Li2S8 en plusieurs éléments avant d'arriver à LiS.

Chaque étage de cette réaction en chaîne libère de l'énergie, jusqu'à épuisement. La recharge de la batterie consiste essentiellement à repasser de LiS à Li2S8. Il faut donc arriver à canalyser les afflux d'énergie apportés par les différentes étapes de la réaction et qui ne forment pas un flux linéraire. Ensuite, comme pour les batteries Li-Ion, l'enjeu est d'arriver à optimiser les cycles de charge / décharge pour limiter la dégradation des batteries.

Les batteries Li-S ne créent pas de dendrites destructrices au fil du temps mais subissent la formation de dépôts de lithium sur l'anode du fait de variations locales du flux électrique qui peuvent finir par réduire ses performances.

Oxis travaille sur des protections en céramique de l'anode qui permettent de limiter ces dépôts tout en conservant une bonne conductivité ionique. L'autre point sensible reste le contrôle du bon fonctionnement des cellules des batteries Li-S avec un système de gestion (hardware et algorithmes) pour homogénéiser les différences de puissance fournies par les cellules et éviter les surchauffes.

Oxis Energy indique avoir déjà produit des centaines de milliers de cellules pour batteries Li-S et la firme prépare deux sites de production en Ecosse (pour la cathode et la solution d'électrolytes) et au Brésil (production complète) avec une mise en production à partir de 2023.

Reste maintenant à faire certifier leur utilisation dans différents engins volants, des taxis électriques à décollage vertical (VTOL) aux avions de ligne proprement dits et à organiser une production qui permettra de tirer les prix vers le bas pour pouvoir entrer dans le modèle économique des concepteurs d'avions et des compagnies aériennes.

Complément d'information

Vos commentaires Page 1 / 2

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Le #2106498
Apres y'a un souci avec l'électrique embarqué qui n'est jamais abordé , le rendement , un moteur thermique conservent sa puissance maximale jusqu'a la dernière goutte , ce qui n'est pas du tout le cas avec un moteur électrique sur batterie , les perf baissent en même temps que la batterie se vide et sur les derniers 20 % c'est la cata , un moteur thermique aura aussi la même consommation jusqu'a la dernière goutte , alors qu'en vols sur les derniers 20 % la batterie va se vidée beaucoup plus vite qu'en début de charge ,a mon avis c'est pas pour demain les avions de ligne électrique .
Great Sword Zowie Hors ligne VIP icone 5460 points
Le #2106503
Sonic1973 a écrit :

Apres y'a un souci avec l'électrique embarqué qui n'est jamais abordé , le rendement , un moteur thermique conservent sa puissance maximale jusqu'a la dernière goutte , ce qui n'est pas du tout le cas avec un moteur électrique sur batterie , les perf baissent en même temps que la batterie se vide et sur les derniers 20 % c'est la cata , un moteur thermique aura aussi la même consommation jusqu'a la dernière goutte , alors qu'en vols sur les derniers 20 % la batterie va se vidée beaucoup plus vite qu'en début de charge ,a mon avis c'est pas pour demain les avions de ligne électrique .


Ouais enfin un moteur électrique le rendement est >80%, un moteur thermique on est inférieur à 20%.
Du coup ça restera toujours plus rentable.

Par contre oui un avion de ligne électrique lol, il va falloir de sacrées hélices !!!
C'est pas pour rien qu'on est passé aux réacteurs.
Le #2106504
Le clou dans la batterie c'est pour montrer qu'elle n'explose pas quand on la perce ?
Le #2106505
Great Sword Zowie a écrit :

Sonic1973 a écrit :

Apres y'a un souci avec l'électrique embarqué qui n'est jamais abordé , le rendement , un moteur thermique conservent sa puissance maximale jusqu'a la dernière goutte , ce qui n'est pas du tout le cas avec un moteur électrique sur batterie , les perf baissent en même temps que la batterie se vide et sur les derniers 20 % c'est la cata , un moteur thermique aura aussi la même consommation jusqu'a la dernière goutte , alors qu'en vols sur les derniers 20 % la batterie va se vidée beaucoup plus vite qu'en début de charge ,a mon avis c'est pas pour demain les avions de ligne électrique .


Ouais enfin un moteur électrique le rendement est>80%, un moteur thermique on est inférieur à 20%.
Du coup ça restera toujours plus rentable.

Par contre oui un avion de ligne électrique lol, il va falloir de sacrées hélices !!!
C'est pas pour rien qu'on est passé aux réacteurs.


Des turbines électriques ça fait la même chose, le but étant de propulser l’air le plus rapidement possible.
https://www.automobile-propre.com/breves/voici-le-premier-reacteur-davion-100-electrique/
Le #2106508
je doute fort doublement de la densité énergétique suffise à rendre les batteries viables pour les avions. Il me semblait plutôt qu'il fallait fois ×5 à x 10 (voire bien plus)... à vérifier. je me demande si cet article ne porte pas sur des trajets aériens extrêmement brefs qui ne représentent pas vraiment l'avenir de l'aviation.
Le #2106512
En outre, pour l'aérien, les carburants synthétiques sont sans doute envisageables s'il n'y a que l'aérien qui les consomme. bref, vu les difficultés particulières dans l'aérien, je me dis que les efforts en termes d'électrification on se pas spécialement apportait là-dessus. La voie des carburants synthétiques (produits par des algues par exemple) ressemble plus facile à prendre. Électrique dans l'aviation ça ne sera possible que si l'on fait une découverte majeure en matière de batterie quelque chose qui donne une densité de type fois 10 au moins.
Le #2106516
Pas moyen avec l'hydrogène voiture - avion c'est pas mal l'hydrogène même si pour le produire c'est pas évident comme toute énergie d'ailleurs
Le #2106517
Le plus mauvais des carburants aviation (éthanol) a une densité d'énergie d'un ordre de grandeur supérieur : autant dire qu'on n'est pas prêts de voir décoller le marché de l'aviation électrique commerciale.
Le #2106520
tmtisfree a écrit :

Le plus mauvais des carburants aviation (éthanol) a une densité d'énergie d'un ordre de grandeur supérieur : autant dire qu'on n'est pas prêts de voir décoller le marché de l'aviation électrique commerciale.


Beaucoup du potentiel énergétique des carburants se perd en fumée. Mauvais point de comparaison.
Le #2106529
Sonic1973 a écrit :

Apres y'a un souci avec l'électrique embarqué qui n'est jamais abordé , le rendement , un moteur thermique conservent sa puissance maximale jusqu'a la dernière goutte , ce qui n'est pas du tout le cas avec un moteur électrique sur batterie , les perf baissent en même temps que la batterie se vide et sur les derniers 20 % c'est la cata , un moteur thermique aura aussi la même consommation jusqu'a la dernière goutte , alors qu'en vols sur les derniers 20 % la batterie va se vidée beaucoup plus vite qu'en début de charge ,a mon avis c'est pas pour demain les avions de ligne électrique .


Non non non et re non, la batterie est capable effectivement capable de fournir moins de puissance ! Aucun rapport avec l'efficacité.
Un moteur thermique n'a pas de rendement supérieur à 50% (voir même 20% pour un moteur de voiture) contrairement au moteur électrique qui a des rendements de plus de 90% (rendements de la batterie comprise !)
En revanche la où tu as raison, la batterie ne brûle pas tout au long du voyage, contrairement au kérosène. Donc l'avion électrique sera toujours plus lourd. Diminuant automatiquement son rayon d'action. A tel point que transporter autre chose que les batteries à l'heure actuelle sur un trajet de plusieurs heures est déjà un exploit.
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