Avec une électrification qui s’accélère, l’innovation technologique va jouer un rôle clé dans l’optimisation des performances et de l’autonomie des véhicules. C’est dans ce contexte que l’Institut coréen des sciences et de la technologie (KIST) vient de présenter un moteur électrique fonctionnant sans les traditionnelles bobines de cuivre. À la place, les chercheurs utilisent des câbles composites à base de nanotubes de carbone (CNT), baptisés CSCEC (Core-Sheath Composite Electric Cables). Ce matériau ultraléger permettrait de réduire significativement le poids des moteurs et d’en améliorer certaines caractéristiques dynamiques.
La technologie repose sur un procédé de fabrication novateur : le LAST (Lyotropic Liquid Crystal-Assisted Surface Texturing) qui aligne les nanotubes et élimine les impuretés métalliques. Grâce à cette méthode, la conductivité électrique du câble CNT est améliorée de 130%, bien qu’elle reste encore inférieure à celle du cuivre (7,7 contre 59 mégasiemens par mètre). Les premiers essais ont été menés sur des moteurs miniatures alimentés en très basse tension sur des modèles réduits.
Une réduction de masse
L’un des arguments les plus convaincants en faveur de cette technologie est la réduction de la masse. Un moteur électrique de Tesla Model S par exemple contient environ 25% de cuivre dans ses 68 kg. En remplaçant ce cuivre par des câbles CNT, le poids du moteur pourrait théoriquement descendre à environ 52 kg. Cela représenterait une diminution d’environ 16 kg. Certes, le gain semble modeste à l’échelle du véhicule (2,1 tonnes au total), mais intéressant dans le cadre du développement de véhicules volants (eVTOL) où chaque kilo compte.
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Par ailleurs, la baisse d’inertie associée à la réduction de la masse pourrait améliorer la réactivité à l’accélération et limiter les pertes. Elle pourrait également alléger le système de refroidissement, ce qui, en cascade, profiterait à la durée de vie de la batterie et à l’autonomie. Cela dit, tout reste encore très hypothétique à ce stade.
De sérieux obstacles aussi
Malgré ces avantages sur le papier, de nombreuses limites tempèrent toutefois l’enthousiasme autour de cette trouvaille. Sur le plan des performances pures, le prototype CNT plafonne à 3.420 tr/min contre 18.120 tr/min pour son équivalent en cuivre. En termes de puissance, les essais ont été menés à seulement 3,5 watts sous une tension de 2 à 3 volts, bien loin des exigences d’un véhicule électrique à taille réelle.
Mais le principal frein reste économique. La fabrication de câbles CNT coûte actuellement entre 375 et 500 dollars le kilo, soit entre 325 et 433 euros selon les taux actuels, contre seulement 8 à 11 euros/kg pour le cuivre. Ce différentiel, combiné à un procédé de fabrication plus énergivore et qui utilise des substances chimiques agressives comme l’acide chlorosulfonique, rend en réalité la solution assez peu viable sur le plan environnemental et industriel, du moins à l’heure actuelle. Cela dit, il faut voir le verre à moitié plein et ce qui est vrai, c’est que la flexibilité et la stabilité du câblage CNT en font un matériau d’avenir. Reste juste à améliorer son processus de fabrication et, surtout, son prix.
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