Nawa Technologies va industrialiser ses supercondensateurs dopés aux nanotubes de carbone

Nawa Technologies a annoncé le 18 février une levée de fonds de 13 millions d’euros pour mettre en place une ligne de production à Rousset (Bouches-du-Rhône) et développer son carnet de commandes dans l’industrie, l’internet des objets (IoT) et la mobilité. L’entreprise d’Aix-en-Provence a mis au point des supercondensateurs à nanotubes de carbone alignés offrant de fortes densités d’énergie et de puissance.

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Nawa Technologies va industrialiser ses supercondensateurs dopés aux nanotubes de carbone
Avec ses supercondensateurs de Nawa Technologies vise les marché de l'internet des objets, de l'industrie et de la logistique, et de la mobilité.

Nawa Technologies a annoncé le 18 février une levée de fonds de 13 millions d’euros (M€) auprès de plusieurs investisseurs dont Bpifrance, Kouros SA, Crédit Agricole Alpes Provences Création ou encore l’EIT Innoenergy. « Ce second tour de table a pour vocation de passer à la phase industrielle avec l’acquisition d’une ligne de production, précise Pascal Boulanger, cofondateur de l’entreprise d’Aix-en-Provence. Cela permettra de démontrer que notre technologie est industrialisable, de développer des prototypes puis des produits avec des clients, et de nous positionner en termes de coûts. » Un premier tour de table avait réuni 4,1 M€ en 2014 pour démontrer la faisabilité industrielle du procédé de fabrication du matériau de base : un alignement de nanotubes de carbone sur un substrat d’aluminium.

Grande surface active grâce aux nanotubes

Les supercondensateurs de Nawa Technologies sont basés sur des électrodes composés de nanotubes de carbone alignés sur un substrat d’aluminium. Cette structure offre une grande surface active et accessible aux charges. Celles-ci peuvent s’y loger ou s'en échapper en grande quantité et rapidement lors des charges et décharges. « Nos nanotubes de carbone sont des éléments de captage 1 000 à 10 000 fois plus fins que ceux des supercondensateurs classiques, poursuit M. Boulanger. Cette finesse augmente les performances. »

L’entreprise revendique une puissance dix fois supérieure par rapport à des supercondensateurs classiques et une densité d’énergie à peu près équivalente à ce qui se fait de mieux sur le marché. « Nous pouvons atteindre une densité de puissance de 100 kW/kg et une densité d’énergie de 8 à 10 Wh/kg, précise Pascal Boulanger. A terme, nous espérons dépasser les 25 Wh/kg. »

Première mondiale

Pour fabriquer ces supercondensateurs d’un nouveau genre, la ligne de production intègre un élément essentiel : une machine pour fabriquer les électrodes en faisant croître des tapis de nanotubes de carbone alignés sur un substrat d’aluminium. « C'est une véritable première mondiale », affirme M. Boulanger. Utilisant un procédé de dépôt chimique en phase vapeur, la machine part d’huiles qui fournissent la source de carbone. Celles-ci sont vaporisées pour en faire un brouillard auquel est ajouté un catalyseur à base de fer. Dans un four, ce mélange est mis au contact du substrat pour y faire croître les nanotubes de carbone. « Nos huiles sont naturelles et nos catalyseurs ne sont pas des métaux rares, ajoute M. Boulanger. C'est très simple et très propre. »

Par comparaison, la fabrication d’électrodes pour supercondensateurs classiques consiste à appliquer une sorte de peinture constituée d’un mélange de poudre de carbone, d’additifs et de liant sur un substrat d’aluminium traité pour être plus rugueux.

Une fois fabriquées, les électrodes de Nawa Technologies passent par des étapes plus classiques : découpe à la bonne taille, packaging, connections, soudures ou encore mise en place de l’électrolyte.

Mise en service au début de l'été

Située dans les locaux de ST Microelectronics à Rousset (Bouches-du-Rhône), la ligne de production devrait être mise en service au début de l’été. A terme, elle devrait produire 100 000 cellules par mois. « Cela reste modeste », estime Pascal Boulanger. L'équivalent d'une demi-journée de travail dans une gigafactory en Chine selon lui. « Mais c’est suffisant dans un premier temps », ajoute-t-il.

La machine pourra faire croître des nanotubes de carbone alignés sur des substrats d’un mètre de large - contre 30 centimètres sur la précédente machine -, à une vitesse de l'ordre de 10 mètres par heure - contre 1 mètre par heure précédemment. « Nous serons également capables de faire une synthèse simultanée de tapis de nanotubes de carbone alignés des deux côtés du substrat », ajoute M. Boulanger. La première machine développée ne pouvait le faire que d’un côté. « Cela permet d'augmenter la part d'élément actif dans le supercondensateur, et donc sa densité d'énergie », poursuit-il.

Au niveau des coûts, l’objectif est ambitieux : « Nous serons dix fois moins cher qu'un supercondensateur classique, et plus performant », assure M. Boulanger.

IoT, industrie et mobilité

Les marchés visés par Nawa Technologies sont de trois types. Le premier concerne l’internet des objets (IoT). Les cellules ont alors une taille de l’ordre de 1 à 2 cm de côté pour une capacité électrique de 1 à 5 farads (F). Le deuxième marché est celui de l'industrie et de la logistique, pour améliorer l’autonomie d’outils sans fils, de robots ou de chariots autonomes. Les cellules font entre 5 et 10 cm pour une centaine de farads. La troisième application concerne la mobilité où les supercondensateurs peuvent être hybridés avec des batteries ou des piles à combustible. Les cellules font alors entre 10 cm et 15 cm pour 500 à 1 000 F.

« Notre première ligne de fabrication sera flexible et pourra fabriquer toutes les tailles de cellules, précise M. Boulanger. En fonction du premier marché que nous réussirons à convaincre d'entrer en production de masse, nous avons prévu une deuxième ligne plus spécialisée dédiée à cette application. »

Transfert vers les batteries

Au-delà des supercondensateurs, Nawa Technologies envisage également d’utiliser son tapis de nanotubes de carbone alignés comme composant de batterie avancées ou « solide-state ». « Les batteries lithium de nouvelle génération ont le vent en poupe et bénéficient des investissements des grands de l'automobile, relève M. Boulanger. L'utilisation de notre matériau peut permettre aux futures batteries de bénéficier de tout ce que nous mettons en œuvre dans les supercondensateurs. »

Baptisé Idoles, un projet est en cours. Porté par Saft et en partenariat avec Nawa Technologies, le CNRS, le CEA et l’Ineris, il vise à développer trois nouvelles générations de batteries lithium-ion. « D’autres projets existent, assure M. Boulanger. Mais ils restent encore confidentiels. »

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