Cofinancé par le programme Horizon 2020 de la Commission européenne, le projet collaboratif de recherche et d’innovation Cobra devait livrer un démonstrateur fonctionnel de mobilité électrique en 2024. Où en sommes-nous ?
Une cellule améliorée à tous les niveaux
Il y a quatre ans, le cahier des charges du projet Cobra (CObalt-free Batteries for FutuRe Automotive applications) apparaissait clairement ambitieux, avec des améliorations à tous les niveaux. Il était ainsi question d’une densité énergétique portée à 750 Wh/l pour un poids du pack divisé par deux, enveloppe comprise.
Avec une durée de vie de plus de 2 000 cycles utiles de décharge/recharge, la régénération des cellules lithium-ion avec capteurs intelligents devait atteindre 3C, soit 300 kW pour une batterie d’une capacité énergétique de 100 kWh. De plus, l’inflammabilité devait être réduite dans une plage de température de -40 à 100°C, la batterie étant capable de contenir un incendie interne jusqu’à 800°C pendant au moins 30 minutes.
Restant du côté de la sécurité, la résistance des packs à la traction et aux chocs devait être augmentée de 300%. Et tout cela en éliminant les matériaux critiques, dont le cobalt notamment, en présentant un taux de recyclage supérieur à 95%, et en affichant un coût inférieur à 90 euros par kilowattheure. Quatre ans plus tard, certaines de ces caractéristiques ont déjà été atteintes chez d’autres développeurs.
Un défi complexe
Réunis au sein d’un consortium européen, 18 partenaires issus de l’industrie automobile, de la recherche et des technologies ont travaillé sur le sujet, bénéficiant d’un budget d’environ 12 millions d’euros.
L’année 2024 avait été désignée pour la livraison d’un démonstrateur ouvrant sur une technologie susceptible d’être appropriée par les fabricants européens de cellules de batterie. Avec un impact environnemental amélioré, l’innovation visait 2030 et une flotte mondiale de 125 millions de véhicules électriques.
Tous les objectifs n’ont pas encore été atteints. Par exemple, le poids, comme l’explique Lluis Trilla, scientifique de l’Institut de recherche énergétique de Catalogne (Irec), principal partenaire du projet. Selon lui, le défi le plus complexe a été « l’intégration de toutes les innovations ” dans un ” démonstrateur unique » fabriquée avec des matériaux tels que le bois traité et l’aluminium recyclé qui ont permis de réduire son poids extérieur de 30% par rapport aux autres batteries.
Le démonstrateur est là
Les acteurs du projet Cobra ont en effet réalisé un démonstrateur sous une tension de 400 V, que l’on retrouve souvent sur les voitures particulières et les véhicules utilitaires légers. Il se présente sous la forme d’un système de batterie complet. Le pack est composé de 96 cellules lithium-ion sans cobalt.
Grâce à des capteurs de température, de déformation et d’impédance, l’utilisateur d’un véhicule électrique équipé d’un tel ensemble pourra être informé en temps réel de son état. Des données rapportant le bon fonctionnement de la batterie seront également accessibles. Et ce, grâce à un capteur de pression et un détecteur de gaz chargé de détecter toute réaction anormale à l’intérieur.
Le consortium met notamment en avant le développement d’un BMS (Battery Management System) innovant. Il intègre un réseau de communication interne sans fil qui exécute une série d’algorithmes et de modèles avancés au cœur même de l’ensemble.
Des innovations exploitables d’ici 2030 ?
« Le bois, l’un des composants du boîtier de la batterie, associé à de l’aluminium recyclé, a obtenu de très bons résultats au test de propagation thermique, qui consiste à surchauffer une cellule de batterie à des températures extrêmes pour vérifier sa réaction. Les résultats ont été plutôt positifs. « , souligne Iván Viáfara, ingénieur du département Systèmes de batteries d’Applus+ Idiada.
Le démonstrateur a déjà subi une série de tests de validation. Cela lui a permis d’atteindre aujourd’hui le niveau de maturité TRL 6, c’est-à-dire la phase où le démonstrateur a été testé dans un environnement représentatif. Cependant, Lluis Trilla et Iván Viáfara estiment que dans quelques années il pourrait atteindre le TRL 9, qui distingue un système réel éprouvé par des missions opérationnelles réussies.
Ils sont donc confiants que d’ici 2030 plusieurs des innovations développées pour le projet Cobra seront déjà exploitables afin d’atteindre « des batteries plus durables, plus efficaces et aux performances optimales ». « Maintenant que tout est développé, nous allons essayer de faire en sorte que le projet ait une continuité et qu’il ne reste pas dans un tiroir « , conclut le chercheur de l’Irec.
