Le graphène employé sous forme de mousse plus ou moins comprimée permet d’évacuer l’excès de chaleur d’une batterie ou de la maintenir à température en cas de froid. © rawpixel, Pixabay
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De la mousse de graphène pour éviter la surchauffe des batteries

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Le nerf de la guerre de la mobilité, c'est la batterie. Et celle-ci n'aime pas les températures extrêmes. Pour maintenir une température stable, c'est encore une fois le fameux graphène qui est employé. Utilisé sous la forme d'une mousse, il sait à la fois dissiper l'excès de chaleur ou la maintenir en cas de grand froid.

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Tirer le maximum du potentiel d'une batterie est un véritable compromis de contraintes extrêmes. Parmi celles-ci, il y a la température extérieure. Lorsqu'elle est trop basse, ou trop élevée, les performances se dégradent et l'autonomie aussi. C'est pour cette raison qu'il est recommandé de ne solliciter les batteries lithium-ion que sur une plage de températures courant de 0 à 45 °C et notamment lorsqu'il s'agit de les recharger. Étant donné que les appareils électroniques chauffent eux-mêmes, on utilise généralement des systèmes passifs pour la conduction et la convection pour maintenir une température optimale. C'est d'autant plus vrai pour les drones, ou les voitures électriques dont les batteries sont fortement sollicitées.

Pour régler ces histoires de chaud et froid, les chercheurs de l'université Purdue aux États-Unis ont misé sur le matériau magique qu'est le graphène. Les propriétés du graphène font qu'il est à la fois un excellent conducteur pour évacuer la chaleur, mais qu'il peut également servir de redoutable isolant. Pour cela, ils ont conçu une sorte de mousse composée d'une superposition de fines feuilles de carbone de l'épaisseur d'un atome.

Un interrupteur thermique variable

La mousse est placée entre la batterie et un radiateur. Lorsqu'il fait froid, la mousse épaisse de 1,2 millimètre agit comme un isolant grâce à ses alvéoles d'air. Mais lorsque la température augmente, la mousse se comprime progressivement. Lors de cette compression qui dépend de la chaleur, ses capacités de conduction thermique augmentent. Au final, la mousse peut se tasser avec un maximum de 0,2 millimètre d'épaisseur. Sa conduction est alors multipliée par huit. Avec ce système qui fait penser à celui d'un commutateur thermique, mais avec le côté variable et progressif en plus, la mousse de graphène peut aussi bien conduire la chaleur que la conserver. Les chercheurs ont testé le procédé sur une plage de températures variant de 0 à 30 °C. La mousse de graphène permettait alors de conserver la chaleur de façon suffisamment stable pour que la batterie puisse délivrer en permanence son meilleur rendement. 

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