Les véhicules électriques pourraient voir leur temps de charge divisé par cinq par grand froid. Une avancée prometteuse repose sur une innovation dans la conception des batteries lithium-ion.
Des scientifiques ont réussi à améliorer significativement la vitesse de charge des batteries lithium-ion à des températures aussi basses que -10°C. Leur méthode, publiée dans
Joule, combine une modification structurelle de la batterie et un ajustement des réactions chimiques pendant la charge.
Le froid épaissit l'électrolyte liquide des batteries, réduisant le courant électrique et allongeant les temps de charge. Les solutions actuelles, comme l'épaississement des électrodes, ont souvent aggravé le problème en limitant les capacités de charge rapide.
L'équipe a créé des 'voies' dans l'anode en perçant des trous dans ses couches de graphite avec un laser. Cette technique, déjà testée en 2020, accélère le mouvement des ions lithium mais provoquait un dépôt de lithium en conditions froides.
Pour éviter ce dépôt, les chercheurs ont appliqué une fine couche de lithium borate-carbonate sur la batterie. Ce matériau, connu pour améliorer l'efficacité des batteries à l'état solide, a permis une augmentation de 500% de l'efficacité de charge par grand froid.
Les batteries modifiées ont conservé 97% de leur capacité après 100 cycles de charge rapide en conditions glaciales. Neil Dasgupta souligne que ces modifications pourraient être facilement intégrées dans les usines de fabrication actuelles.
Cette avancée ouvre la voie à des véhicules électriques plus performants en hiver, sans nécessiter de changements majeurs dans les processus de production. Les implications pourraient être vastes, notamment dans les régions aux hivers rigoureux.
Comment le froid affecte-t-il les batteries lithium-ion ?
Les basses températures épaississent l'électrolyte liquide des batteries, ce qui ralentit le mouvement des ions lithium entre les électrodes. Ce phénomène réduit le courant électrique et augmente le temps nécessaire pour charger la batterie.
L'efficacité énergétique diminue également car les réactions chimiques sont moins efficaces par temps froid. Cela explique pourquoi les véhicules électriques ont souvent une autonomie réduite en hiver.
Les fabricants ont tenté diverses solutions, comme augmenter l'épaisseur des électrodes, mais ces approches ont parfois empiré les problèmes de charge rapide. La nouvelle étude propose une méthode plus efficace pour contourner ces limitations.