Le Colt S-LSA de Texas Aircraft constituera la base d’un nouvel avion électrique utilisant des batteries au lithium-soufre de nouvelle génération avec une énorme densité énergétique de 400-Wh/kg
L’entreprise britannique Oxis affirme avoir développé une chimie sûre pour les batteries au lithium-soufre à haute densité et fournira à Texas Aircraft Manufacturing un bloc de batteries de nouvelle génération de 90 kWh pour alimenter l’eColt, un avion électrique d’une autonomie de deux heures et 370 km.
Le lithium-soufre est l’une des nombreuses technologies de batteries qui se disputent le titre de roi de la prochaine génération de batteries au lithium-ion. En théorie, la façon dont il stocke et libère l’énergie offre la possibilité de créer des batteries qui peuvent contenir jusqu’à cinq fois plus de charge que le lithium pour une taille et un poids de pile donnés. Le soufre étant une matière première abondante et bon marché, ces piles devraient également être beaucoup moins chères que les piles au lithium actuelles.
Dans la pratique, elles ont connu des problèmes – notamment avec le « vieux marronnier » de la formation de la dendrite, dans laquelle les dépôts d’ions sur l’anode se transforment en longues pointes de matériau conducteur qui court-circuitent la pile et lui font prendre feu. Les anodes en lithium-métal ont également tendance à se dégrader de manière moins dangereuse, ce qui finit par provoquer la mort des piles.
Dans un article écrit pour IEEE Spectrum, Mark Crittenden, responsable du développement des batteries chez Oxis, explique comment son équipe s’attaque à ces problèmes avec une fine couche de matériau céramique à l’anode, ce qui permet d’obtenir des piles à haute énergie ayant une durée de vie nettement plus longue que les modèles Li-S précédents.
« Les conceptions lithium-ion typiques peuvent contenir de 100 à 265 Wh/kg, selon les autres caractéristiques de performance pour lesquelles elles ont été optimisées, comme la puissance de pointe ou la longue durée de vie », écrit Mark Crittenden. « Oxis a récemment mis au point un prototype de batterie pile à poche au lithium-soufre qui s’est avéré capable de supporter 470 Wh/kg, et nous prévoyons d’atteindre 500 Wh/kg d’ici un an. Et parce que la technologie est encore nouvelle et peut encore être améliorée, il n’est pas déraisonnable d’anticiper 600 Wh/kg d’ici 2025 ».
La densité volumétrique semble également prometteuse, avec des objectifs futurs supérieurs à 800 Wh/l qui laissent entrevoir des vélos longue distance très discrets qui, espérons-le, ne sont pas trop avancés.
En termes de durée de vie, il semble que les choses ne vont pas encore très bien. « Dans les deux prochaines années, nous voulons doubler la durée de vie actuelle pour atteindre plus de 500 cycles », peut-on lire sur le site d’Oxis. Il est cependant utile de rappeler que les batteries plus durables ont moins souvent besoin d’être rechargées. Si une cellule Li-S peut faire durer votre téléphone deux jours au lieu d’un, alors 500 charges pourraient vous durer plus de trois ans.
Néanmoins, les cellules s’avèrent résistantes à la perforation et à la pression et présentent l’avantage supplémentaire de pouvoir être utilisées sur toute la plage de charge de 0 à 100 %, les cellules lithium-ion étant souvent maintenues entre 10 et 90 % de leur plage de charge complète afin d’éviter de les surcharger.
Un bloc de batteries de 400 Wh/kg donnera à cet avion électrique eColt une autonomie relativement grande
Le pack qu’Oxis présente à Texas Aircraft Manufacturing pour être utilisé dans le eColt, est un travail de 90 kilowatts-heure avec une densité énergétique de 400 Wh/kg. Il est donc environ 40 % plus léger qu’un pack Li-ion comparable. Il s’agit du pack haute puissance d’Oxis, conçu pour des taux de charge et de décharge élevés au détriment d’une certaine densité énergétique.
Texas Manufacturing et Oxis ont tous deux des usines de fabrication au Brésil, tout comme le fournisseur de groupes motopropulseurs WEG et le groupe AKAER, qui fournira le système de gestion de la batterie, il s’agira donc d’un projet brésilien.
Le Colt S-LSA est conçu pour être un avion d’entraînement solide pour les pilotes de ligne commerciaux, et l’eColt est destiné à devenir une plate-forme d’entraînement efficace et propre pour les nouveaux pilotes, qui est également beaucoup moins chère à exploiter grâce à son groupe motopropulseur électrique simple.
Oxis étudie d’autres applications pour ses cellules à haute densité, en particulier sur le marché des pseudo-satellites à haute altitude. Elle estime également pouvoir être compétitive sur le marché des eVTOL et travaille sur d’autres projets d’avions électriques à voilure fixe, dont un avec Bye Aerospace au Colorado. Elle travaille également sur des solutions pour les bus et les camions.
Ses sites de fabrication d’électrolytes et de matériaux actifs pour cathodes au Pays de Galles sont actuellement en cours d’installation, et elle prévoit de commencer la fabrication en série de cellules sur un site appartenant à Mercedes dans le Minas Gerais, au Brésil, vers 2023. Ce site permettra, dans un premier temps, de produire jusqu’à 5 millions de cellules par an.
