En publiant en 2005 un premier document sur sa Super Charge Ion Battery (SCiB), Toshiba lui envisageait un grand avenir en se substituant aux cellules lithium-ion plus classiques. Le rapprochement avec ZapBatt devrait lui ouvrir de nouveaux horizons pour la micro-mobilité électrique.
Les batteries au lithium-oxyde de titane produites par Toshiba alignent d’autant plus d’avantages qu’elles bénéficient des travaux de l’entreprise californienne ZapBatt. Pouvant fonctionner à des températures très basses (-30° C) ou élevées (55° C), elles chauffent peu et ne risquent pas de s’enflammer spontanément.
Ce que les partenaires attribuent à l’absence de carbone à l’anode, mais aussi aux oxydes de nickel, manganèse, aluminium ou cobalt que l’on trouve dans la plupart des batteries lithium-ion. « La chimie particulière des cellules LTO les immunise efficacement contre l’emballement thermique et les incendies », confirme Toshiba.
Elles encaissent particulièrement bien les cycles de décharge/recharge au point de pouvoir en subir 15 000 à 20 000. Sur un engin de déplacement personnel motorisé (EDPM) qui aurait une autonomie moyenne de 50 km, ça nous donne un million de kilomètres en fin de première vie. Le temps qui passe n’est pas non plus pour les cellules LTO un grave souci. Les partenaires n’hésitent pas à avancer 20 à 25 ans de durée de vie.
Recharge très rapide
La relative insensibilité aux températures des cellules lithium-oxyde de titane a fait émerger une autre qualité : une courte durée pour effectuer le plein en énergie. ZapBatt annonce une rapidité de régénération jusqu’à 21 fois supérieure à celle des cellules exploitées habituellement pour la micro-mobilité. Compatible avec la régénération au freinage, une batterie LTO de vélo demanderait entre 10 et 20 minutes de mobilisation pour retrouver sa pleine capacité.
Selon les calculs de l’entreprise américaine, obtenus à partir de données réelles collectées, les opérateurs utilisant des flottes de véhicules électriques embarquant cette chimie devraient économiser jusqu’à 50 % sur les coûts résultant des relativement longues immobilisations nécessaires pour réaliser le plein d’énergie.
Cet avantage à l’exploitation est accentué par la moindre fréquence de remplacement des batteries dans le temps. Ce qui joue aussi positivement sur l’environnement, alors que cette technologie se montre également plus facile à recycler.
ZapBatt n’a pas attendu ce rapprochement pour fournir à ses clients, avec un BMS maison, des solutions de batteries qui s’appuient sur les cellules du fabricant japonais. L’exploitation de l’intelligence artificielle va permettre d’aller toujours un peu plus loin en accompagnant les progrès réalisés sur les SCiB.
Ce que recherchait en particulier Toshiba en s’associant avec l’entreprise américaine, c’est de relever 3 défis. Tout d’abord, un manque en puces compatibles avec les cellules LTO. Programmables, celles mises au point par ZapBatt sont évolutives. Ce qui permettra de les reconfigurer pour d’autres chimies et d’autres tensions que celles spécifiques aux éléments lithium-oxyde de titane.
En outre, la technologie propriétaire de borne adaptative bidirectionnelle (BATV) sert à contrôler avec un logiciel leur voltage individuel. Un peu comme un « adaptateur universel », cette faculté permet d’effectuer dans un système de batterie un échange d’éléments un pour un avec n’importe quelle chimie lithium-ion sans avoir à effectuer une quelconque modification. Autre application : reconfigurer les batteries en cours de vie pour un autre usage. Celles d’abord utilisées sur un vélo pourraient, par exemple, servir ensuite à l’alimentation d’appareils domestiques.
On a beaucoup parlé des avantages des cellules lithium-oxyde de titane. Mais pas de son principal inconvénient face à ses concurrentes : une moindre densité énergétique qui impose des packs plus lourds pour obtenir la même autonomie. ZapBatt a choisi de gommer au mieux cette caractéristique avec une intelligence artificielle intégrée.
Les performances du système sont améliorées en analysant la façon dont l’énergie est utilisée. Ainsi, en particulier, en dotant un vélo électrique d’un freinage régénératif plus efficace. L’entreprise californienne a ainsi exploité une flexibilité que les autres chimies de batterie n’ont pas pour faire entrer et sortir l’énergie aussi rapidement.
« ZapBatt a libéré le potentiel de la chimie LTO de Toshiba pour une variété d’industries et de nouveaux marchés. Et ce, avec une technologie perturbatrice qui s’éloigne du piège de la ‘batterie miracle’ pour au contraire fournir une véritable solution qui arrive maintenant sur le marché », a résumé Greg Mack, vice-président directeur général de la division « Electronique de puissance » pour le fabricant japonais.
« Avec le matériel et les logiciels de ZapBatt, et notre chimie LTO, il n’y a pas d’autre solution aussi rapide, sûre et rentable sur le marché », a assuré le dirigeant de Toshiba. En réponse, le PDG cofondateur de la société américaine, Charlie Welch, avance l’urgence climatique : « Pour la réduction mondiale des émissions de carbone et l’électrification, nous avons besoin de meilleures solutions de batteries maintenant, pas dans dix ans ».
Si les cellules LTO de Toshiba apparaissent idéales pour les applications de micro-mobilité, leur optimisation avec l’intelligence artificielle développée par ZapBatt leur ouvre de nouvelles perspectives et des marchés supplémentaires.
L’IA s’appuie en cela sur une combinaison d’apprentissages automatiques et de matériels propriétaires. Le logiciel de la société analyse aujourd’hui 26 données en rapport avec les performances de la batterie. Progressivement, leur nombre augmentera pour permettre aux systèmes LTO de devenir encore plus efficients. La solution présentée par les 2 partenaires devrait être disponible dès le début de l’année 2023.
