Des cellules SPEARS survivent à des températures lunaires extrêmes

Le projet SPEARS, dirigé par le Glenn Research Center de la NASA, a soumis de petites cellules prototypes à des températures extrêmes. Ces batteries à électrolyte solide, conçues pour l'espace, n'ont pas subi de dommages après cette exposition.

SPEARS signifie Solid Power for Extreme Environment Adaptability and Resilience in Space. Le projet est dirigé par le Glenn Research Center de la NASA, et Donald Dornbusch en est l'investigateur principal.

Les batteries SPEARS emploient un électrolyte solide en céramique ou en polymère. Les batteries lithium-ion classiques utilisent des électrolytes liquides ; ceux-ci gèleraient durant les nuits lunaires et s'évaporeraient dans le vide spatial.

De petites cellules prototypes ont été testées à 176 Fahrenheit, -76 Fahrenheit et -112 Fahrenheit. Un jalon distinct indique -80 Celsius pour les cellules SPEARS.

Les batteries SPEARS sont présentées avec une plage de 212 à -274 Fahrenheit. Elles ne subissent pas de dommages après une exposition à des températures extrêmes, peuvent survivre à des températures extrêmement basses, et une valeur de -274 Fahrenheit est aussi associée aux batteries à état solide.

La valeur indiquée pour le pôle sud lunaire est -328 Fahrenheit. Les batteries doivent rester fiables malgré les écarts de température entre jour et nuit lunaires, fonctionner immédiatement une fois réchauffées, sans risque d'incendie.

Les batteries SPEARS peuvent employer de petits réchauffeurs pour retrouver leur température de fonctionnement. Elles doivent seulement être amenées à cette température, pas maintenues chaudes en permanence, ce qui pourrait réduire des besoins lourds de gestion thermique.

Les applications citées pour les batteries à état solide comprennent des foreuses, des rovers et des blocs d'alimentation d'urgence, ainsi que l'alimentation d'instruments scientifiques de longue durée. Leur chimie peut être ajustée via différents matériaux d'électrodes.

Le projet est conçu pour l'espace et pourrait alimenter une présence lunaire durable durant la campagne Artemis.

Pour les acteurs du secteur lunaire, la valeur de -328 Fahrenheit indiquée pour le pôle sud lunaire souligne la contrainte thermique. Les électrolytes liquides des batteries classiques gèleraient la nuit et s'évaporeraient dans le vide, ce qui rend les options à électrolyte solide pertinentes.

Si une batterie doit seulement être réchauffée avant usage, et non maintenue chaude, elle pourrait réduire une gestion thermique lourde. Les usages cités — foreuses, rovers, blocs d'alimentation d'urgence et instruments scientifiques de longue durée — concernent directement des charges utiles lunaires. Une présence lunaire durable pendant la campagne Artemis est également avancée comme possibilité.