Cette nouvelle technologie permet de recharger complètement une voiture électrique en seulement 10 minutes

C’est ce qu’on appelle “l’angoisse de l’autonomie”, et elle est souvent citée comme l’une des principales raisons pour lesquelles l’adoption des véhicules électriques à batterie par les consommateurs n’a pas encore vraiment décollé.

En résumé, l’angoisse de l’autonomie est la peur que la batterie d’une voiture électrique ne puisse pas contenir assez de jus pour vous amener là où vous devez aller – et les vitesses de charge ultra lentes d’aujourd’hui (jusqu’à une heure ou potentiellement beaucoup plus) n’aident pas vraiment le problème.

Ce qui pourrait atténuer le problème, c’est une nouvelle technologie de batterie mise au point par des scientifiques de la Penn State University, qui surmonte les goulots d’étranglement existants pour offrir une batterie de véhicule électrique qui ne prend que quelques minutes pour revenir à une charge à 100 %.

“Nous avons démontré que nous pouvons charger un véhicule électrique en 10 minutes pour une portée de 320 à 480 kilomètres”, explique Chao-Yang Wang, ingénieur chimiste.

“Et nous pouvons faire cela en maintenant 2 500 cycles de charge, soit l’équivalent d’un demi-million de kilomètres de trajet.”

Cette dernière partie est importante, car les batterie de véhicule électrique – tout comme celles de votre smartphone ou de votre ordinateur portable – sont des batteries lithium-ion, qui ont un nombre limité de cycles de charge/décharge avant de se dégrader au-delà de leur utilité.

L’un des facteurs qui peuvent accélérer cette dégradation est la chaleur (c’est pourquoi les entreprises vous conseillent toujours de ne pas laisser les batteries de vos appareils électriques personnels chauffer trop vite, car cela peut réduire leur durée de vie globale).

Cette triste réalité est également un obstacle à ce que le ministère américain de l’énergie veut réaliser pour les batterie de véhicule électrique : une norme appelée charge extrêmement rapide (XFC), qui, espère-t-il, permettra aux batteries pour véhicules électriques de recharger complètement jusqu’à 200 km en moins de 10 minutes.

Selon l’équipe de Penn, leur nouvelle conception de batterie – si elle est mise à l’échelle – pourrait atteindre cet objectif technologique ambitieux, grâce à une solution de contournement qui contourne l’un des plus grands défis pour atteindre la norme XFC.

“Une barrière critique à XFC est le placage au Li, qui se produit généralement à des taux de charge élevés et détériore considérablement la durée de vie et la sécurité de la batterie”, expliquent les chercheurs dans leur nouvel article.

Le dépôt de lithium se produit lorsque des dépôts de lithium se forment autour de l’anode de la batterie pendant la charge.

Même si une chaleur élevée est néfaste pour les batteries au lithium-ion, l’augmentation des températures pendant de courtes périodes semble avoir pour effet de réduire le dépôt de Li, selon les recherches de l’équipe.

“Dans le passé, on croyait universellement que les batteries au lithium-ion devaient éviter de fonctionner à des températures élevées en raison de la crainte de réactions secondaires accélérées”, a dit Wang.

“Cette étude suggère que les avantages du placage au lithium atténué à température élevée avec un temps d’exposition limité l’emportent largement sur l’impact négatif associé aux réactions secondaires exacerbées.”

Plus précisément, les chercheurs ont découvert que des batteries chauffées temporairement à 60 degrés Celsius durant les ~10 minutes pendant lesquelles elles étaient chargées, pouvaient atteindre la norme théorique XFC, tout en durant environ 1 700 cycles de charge.

En revanche, une batterie de commande non chauffée de l’expérience s’est dégradée après seulement 60 cycles. Bien que le chauffage d’une batterie au lithium-ion puisse sembler non conventionnel (et n’est certainement pas quelque chose que vous devriez essayer à la maison), il a donné des résultats ici.

“Il est interdit de porter cette batterie à l’extrême de 60 degrés Celsius dans l’arène des batteries”, a dit Wang.

“Elle est trop élevée et considérée comme un danger pour les matériaux et réduirait considérablement la durée de vie de la batterie.”

Dans leurs essais contrôlés, cependant, la technique de chauffage a éliminé le placage de Li, mais sa durée était suffisamment courte pour éviter le développement d’autres formations nocives dans la batterie appelées croissances d’électrolyte solide en interphase (SEI).

Mais l’équipe n’a pas encore fini. Maintenant qu’ils ont effectivement atteint l’objectif XFC – ou du moins la composante batterie – ils cherchent à savoir de quels types de matériaux ils pourraient avoir besoin pour charger complètement une batterie de véhicule électrique en seulement 5 minutes.

Au revoir, l’angoisse de l’autonomie. On te connaissait à peine.

Les résultats sont rapportés dans Joule.

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Source : ScienceAlert – Traduit par Anguille sous roche