Une vue d’ensemble du campus du SLAC National Accelerator Laboratory, y compris le bâtiment qui se trouve au sommet du plus long accélérateur de particules linéaire du monde à Menlo Park, en Californie (Andy Freeberg & Matt Beardsley / SLAC National Accelerator Laboratory)

Alors que le pays se dirige vers un avenir entièrement électrique, la demande augmente pour des batteries moins chères, meilleures, plus sûres et plus durables.

Un nouveau SLAC-Stanford Battery Center, lancé jeudi, vise à stimuler la recherche – combinant la puissance d’un laboratoire national, d’une université de premier plan et des entreprises technologiques de la Silicon Valley pour accélérer la transition loin des combustibles fossiles qui causent le changement climatique.

« Nous cherchons à rendre la technologie des batteries plus robuste, avec une durée de vie améliorée, à un prix abordable », a déclaré Jagjit Nanda, directeur exécutif du centre des batteries, lors d’une conférence de scientifiques et d’ingénieurs réunis pour l’annonce.

Les trois partenaires du centre – le SLAC National Accelerator Laboratory du ministère de l’Énergie, l’Université de Stanford et l’industrie privée – « travailleront ensemble pour relever le grand défi du stockage de l’énergie », a-t-il déclaré. « Il s’agit d’un écosystème tout à fait unique. »

Chaque partenaire apportera quelque chose de différent. Stanford offrira un enseignement et une formation en chimie, en science des matériaux, en ingénierie et dans une foule d’autres domaines. Les laboratoires du SLAC mèneront des recherches et « mettront à l’échelle » les résultats les plus prometteurs. L’industrie privée identifiera la demande du marché et déploiera des technologies dans le monde réel.

Le monde a besoin de batteries plus nombreuses et de meilleure qualité. Aux États-Unis, la nouvelle proposition de l’administration Biden visant à réduire de moitié la pollution par les gaz à effet de serre des automobiles d’ici 2032 devrait faire exploser les ventes de voitures électriques.

Pour décarboniser complètement les systèmes de transport et les réseaux électriques du monde, les batteries doivent être capables de stocker plusieurs centaines de térawattheures d’énergie générée de manière durable, selon SLAC. Seulement environ 1 % de cette capacité est en place aujourd’hui.

La plupart des véhicules électriques, des ordinateurs portables et des téléphones cellulaires sont alimentés par des batteries lithium-ion, une technologie vieille de plusieurs décennies.

De nouveaux fonds stimuleront l’innovation. La loi sur la réduction de l’inflation, adoptée avec un soutien bipartite en 2022, réserve des milliards de dollars pour la recherche et la fabrication de véhicules électriques et de batteries.

« Nous voulons que des voitures de 20 000 à 25 000 dollars parcourent 350 miles avec une batterie qui se charge très rapidement », a déclaré Steven Chu, lauréat du prix Nobel et ancien secrétaire à l’énergie, aujourd’hui professeur à Stanford.

IèmeL’objectif du nouveau centre, basé au Centre scientifique Arrillaga du SLAC, couvrira une vaste gamme de recherches et de développements.ment. Il vise à mieux comprendre les réactions chimiques qui stockent l’énergie dans les électrodes. Il cherchera à concevoir des matériaux de batterie à l’échelle nanométrique. Il testera et fabriquera également des appareils.

Lors de la conférence de jeudi, les experts ont encouragé des alternatives aux matériaux de batterie clés d’aujourd’hui, tels que le cobalt et le lithium, qui doivent être extraits du sol. Ces matériaux sont rares, et l’exploitation minière signifie plus de pollution et de destruction écologique.

En outre, ils ont appelé à une plus grande recherche sur l’amélioration des batteries dites à semi-conducteurs, qui emballent plus d’énergie dans un espace plus petit, et des batteries sodium-ion, qui ne sont pas très performantes mais sont bon marché.

La fabrication doit être améliorée, a déclaré Nanda. « Il ne suffit pas de fabriquer un matériau de batterie qui change la donne en petites quantités… Nous devons comprendre la science de fabrication nécessaire pour le fabriquer en plus grandes quantités à grande échelle sans compromettre les performances. »

Certaines collaborations sont déjà en cours. Dans le cadre d’un projet pilote, des étudiants et des chercheurs postdoctoraux de Stanford ont travaillé dans deux laboratoires de batteries du Centre scientifique Arrillaga du SLAC pour synthétiser les matériaux des batteries et évaluer différents dispositifs.

« Il n’y a pas d’autre endroit dans le monde », a déclaré le directeur du Battery Center, Will Chueh, professeur agrégé à Stanford et scientifique du SLAC, « où tout cela se réunit. »