Grâce à un système de chauffage interne à la batterie, des chercheurs assurent qu’il est possible de charger rapidement des batteries lithium-ion alors que les températures sont basses. © ramial, Fotolia

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Les batteries lithium-ion pourraient se recharger plus vite

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Un temps de charge trop long. C'est ce qui retient encore bon nombre d'automobilistes à franchir le cap de l'électrique. Mais avec cette découverte de chercheurs américains, les choses pourraient changer. La charge de nos batteries lithium-ion pourrait devenir beaucoup moins sensible à la température extérieure.

Le temps de charge d'une de ces batteries qui équipent les voitures électriques, les batteries lithium-ion, dépend, entre autres, de la température extérieure. En dessous de 10 °C, la charge ne peut pas se faire rapidement. Ce qui rend difficile la pénétration de ce type de véhicules sur des marchés tels que celui du Canada.

Mais une équipe de Penn State (États-Unis) propose aujourd'hui une solution : une batterie lithium-ion autochauffante. Une mince feuille de nickel est fixée à la borne négative et dépasse à l'extérieur de la cellule. Un interrupteur commandé par un capteur de température laisse, au besoin, passer les électrons à travers la feuille de nickel. Celle-ci se réchauffe et réchauffe l'intérieur de la batterie. Une fois la bonne température atteinte, l'interrupteur joue son rôle et la charge commence.

Lorsque la température extérieure est basse, la charge d’une batterie lithium-ion doit se faire lentement pour éviter d’endommager la batterie de manière prématurée. © Christian Schwier, Fotolia

Un système de chauffage interne à la batterie

Le prototype de batterie présenté par les chercheurs supporte 4.500 cycles de charge de 15 minutes à 0 °C avec une perte de capacité de seulement 20 %. Ce qui équivaut à plus de 450.000 kilomètres et une durée de vie de quelque 12 ans. Dans les mêmes conditions de température, les batteries conventionnelles se dégradent après 50 cycles seulement, le lithium ayant tendance à se déposer en pointe sur la surface de l'anode.

L'autre avantage, c'est que ces batteries autochauffantes pourront, sans aucune difficulté, être chargées sur des stations existantes. Et les chercheurs promettent qu'elles permettront aux fabricants de produire des batteries plus petites, plus légères et plus sûres.

Pour en savoir plus

Les batteries lithium-ion pourraient se recharger cinq fois plus vite

Des chercheurs ont mis au point un nouveau test de la température interne des batteries lithium-ion. Le test démontre que ces batteries pourraient être chargées en toute sécurité jusqu'à cinq fois plus rapidement que les limites actuellement recommandées par les fabricants.

Article de Marc Zaffagni paru le 23/02/2018

Le temps de charge des batteries lithium-ion actuelles aurait été volontairement bridé par les fabricants qui ne disposent pas d'outils de mesure pour déterminer avec précision les intensités de recharge maximales. C'est ce qu'affirme une équipe de chercheurs de l'université de Warwick (Royaume-Uni) qui a développé un nouveau test de mesure des températures internes et tensions spécifiques aux électrodes. Appliqué sur des batteries lithium-ion du commerce, le test a révélé que celles-ci pourraient être rechargées cinq fois plus vite sans risque.

Ce nouvel outil fonctionne avec les cellules de type 18650 (au format AA), les plus répandues parmi les nombreuses batteries lithium-ion, équipant nos smartphones, ordinateurs, appareils électroniques mais aussi les véhicules électriques. Il s'agit d'électrodes de référence, miniaturisées et qui sont reliées à un capteur de température à fibre optique.

Une technologie applicable aux batteries commerciales

Placées au cœur de la batterie, les électrodes sont en contact avec tous les éléments clés et peuvent ainsi subir les mêmes contraintes électriques, chimiques et mécaniques. Les relevés de températures et de tensions sont nettement plus précis, ce qui a permis aux scientifiques de déterminer les intensités de charge plus finement. Cette technologie est prête à s'appliquer dès à présent, assurent les chercheurs.

Ces travaux, qui ont été publiés dans la revue Electrochimica Acta, vont nous aider à progresser dans la compréhension de la science des matériaux des batteries lithium-ion. Mais ils pourraient aussi « aider à la conception de systèmes de stockage d’énergie pour des applications de haute performance telles que les courses automobiles et l'équilibrage des réseaux de distribution de l'électricité ».

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