Les chercheurs de l’Université du Maryland ont franchi une étape significative vers le chargement plus rapide des véhicules électriques. Grâce à la mise au point d’un électrolyte de batterie innovant, une cellule test a réussi à atteindre 80 % de charge en seulement 12,8 minutes, comme le rapporte le site Interesting Engineering.
Détails de l’innovation
Sous la direction de Chang-Xin Zhao, un chercheur du laboratoire dirigé par le professeur Chunsheng Wang, l’équipe a modifié les interactions entre les molécules de solvant et les ions lithium. Ce changement vise à résoudre un problème majeur dans le fonctionnement des batteries, où le transport des ions lithium entre les électrodes peut être entravé par des carences en électrolyte liquide.
Le chargement efficace d’une électrode positive nécessite une bonne quantité de liquide électrolytique. Ce fluide est usé lorsque les ions lithium se déplacent vers l’électrode négative, entraînant avec eux des molécules de solvant. Pendant ce processus, il se crée une pénurie de liquide, ce qui ralentit le chargement rapide, car le solvant ne peut pas revenir assez vite pour compléter à nouveau l’électrode. En revanche, à des vitesses de chargement plus faibles, le solvant peut effectuer ce retour.
Pour améliorer cette circulation, les chercheurs ont découvert que si les molécules de solvant sont moins attirées par les ions lithium, leur retour vers l’électrode positive serait plus rapide. Pour y parvenir, ils ont introduit des groupes chimiques contenant du fluor dans les molécules.
Contexte et développements
L’étude dirigée par l’Université du Maryland a mis en lumière des effets jusqu’alors méconnus liés à la traction électro-osmotique dans les batteries lithium-ion. Bien que les chercheurs en piles à hydrogène aient déjà compris ce phénomène de mouvement des solvants, l’équipe du Maryland a choisi de se concentrer sur la chimie de l’électrolyte, évitant ainsi de compromettre le stockage de l’énergie. Dans le passé, les tentatives visant à optimiser la vitesse de chargement avaient souvent impliqué une redéfinition des électrodes, ce qui pouvait nuire à la capacité de stockage de la batterie.
Lors des essais, une cellule de poche de quatre ampères-heure a atteint 80 % de charge en 12,8 minutes et 90 % en 14,7 minutes, répondant ainsi aux objectifs du Département américain de l’énergie qui souhaite des temps de chargement inférieurs à 15 minutes. L’objectif des chercheurs est d’atteindre des temps de chargement comparables à ceux nécessaires pour faire le plein d’essence.
Futur des recherches
La prochaine étape pour Wang et son équipe consistera à associer le solvant fluoré à leur électrolyte adaptatif. Cet électrolyte a la capacité de se séparer pour protéger les deux électrodes des tensions liées à un chargement rapide, ce qui pourrait résoudre d’autres défis, notamment la perte de solvant. L’ambition est de réduire le temps de chargement à environ 10 minutes, facilitant ainsi l’intégration d’une pause de recharge dans une routine quotidienne.
Zhao a précisé : « Vous aurez le temps de finir votre café pendant que votre voiture se recharge. C’est notre objectif. » En plus d’obtenir un chargement rapide, l’équipe vise également à développer des batteries durables, capables de fonctionner sur une large gamme de températures et de conserver leur efficacité même lorsqu’elles sont inactives.
Vers une meilleure compréhension des batteries
D’autres chercheurs et constructeurs automobiles s’attachent également à réduire la durée des arrêts de chargement des véhicules électriques et à améliorer leur performance. Diverses innovations sont en cours pour produire des chargeurs haute puissance et des électrolytes qui abaissent les coûts tout en augmentant l’autonomie.
- Geely annonce que sa technologie de chargement de 2,2 mégawatts pourrait permettre de recharger complètement un véhicule électrique en quatre minutes.
- Chery affirme que son nouveau chargeur peut ajouter 311 miles d’autonomie en seulement cinq minutes.
- EVgo a présenté des chargeurs rapides de 750 kilowatts capables de charger les véhicules électriques les plus rapides en environ dix minutes.
FAQ
Quels sont les avantages des nouvelles batteries développées par l’Université du Maryland?
Les nouvelles batteries permettent des temps de chargement significativement plus courts tout en maintenant un bon niveau de stockage d’énergie.
Qu’est-ce que la traction électro-osmotique?
La traction électro-osmotique est un phénomène qui décrit le mouvement du solvant dans un électrolyte lorsqu’un courant électrique est appliqué, ce qui peut affecter la vitesse de chargement des batteries.
Les innovations en matière de batteries impactent-elles la durabilité?
Oui, ces innovations visent à produire des batteries plus durables qui conservent leur efficacité pendant de longues périodes, même lorsqu’elles ne sont pas utilisées.
Comment les nouvelles technologies de chargement vont-elles changer l’expérience des utilisateurs de véhicules électriques?
Les nouvelles technologies visent à rendre le chargement aussi rapide et pratique que le plein d’essence, rendant l’utilisation de véhicules électriques plus attrayante pour les consommateurs.
Existe-t-il d’autres recherches dans le domaine des batteries?
Oui, de nombreux chercheurs et entreprises explorent divers aspects de la technologie des batteries, y compris la réduction des temps de chargement et l’augmentation de l’autonomie des véhicules électriques.
