Les batteries dotées d’« électrodes monocristallines » pourraient alimenter les véhicules électriques (VE) sur des millions de kilomètres, ce qui signifie que leurs batteries dureraient plus longtemps que les autres parties des voitures, selon de nouvelles recherches.
Une batterie lithium-ion dotée de ce nouveau type d’électrode se charge et se décharge constamment depuis six ans, conservant près de 80 % de sa capacité d’origine. Cette batterie a fonctionné huit fois plus longtemps qu’une batterie lithium-ion ordinaire, ce qui équivaut à une voiture électrique parcourant 8 millions de kilomètres, ont rapporté des chercheurs le 15 novembre dans le journal. Journal de la société électrochimique.
Toutes les batteries s’usent lentement et perdent une partie de leur capacité de stockage d’énergie au fil du temps. Par exemple, la batterie de votre téléphone est moins chargée après quelques années qu’elle ne l’était le jour où vous l’avez acheté. Il en va de même pour les batteries des voitures électriques : lorsque leur capacité de stockage diminue, la distance que la voiture peut parcourir avec une seule charge diminue également.
« L’objectif principal de nos recherches était de comprendre comment les dommages et la fatigue à l’intérieur d’une batterie progressent au fil du temps, et comment nous pouvons les éviter », co-auteur de l’étude. Toby Bondun chimiste chez Canadian Light Source, a déclaré dans un déclaration.
Dans l’étude, financée par le constructeur de véhicules électriques Tesla et incluant des chercheurs de l’Université Dalhousie en Nouvelle-Écosse, les chercheurs ont comparé l’électrode monocristalline longue durée avec une électrode polycristalline plus couramment utilisée. Les deux électrodes sont constituées de matériaux similaires, mais dans l’électrode polycristalline, ces matériaux prennent la forme de nombreuses petites particules formées de cristaux encore plus petits emballés ensemble. Dans l’électrode monocristalline, comme son nom l’indique, chaque particule est constituée d’un seul cristal, ce qui la rend plus résistante aux contraintes mécaniques.
Bond et ses collègues ont utilisé des rayons X à haute énergie pour examiner l’intérieur de la batterie sans la démonter. L’équipe a découvert qu’après 2,5 ans de cyclage constant, l’électrode polycristalline était pleine de minuscules fissures. Ces fissures se forment lorsque les ions lithium de la batterie séparent les atomes des électrodes et limitent la quantité d’énergie que la batterie peut stocker.
En revanche, l’électrode monocristalline présentait peu de fissures, même après six années de charge et de décharge continue.
Batteries EV plus durables
La batterie dotée de l’électrode monocristalline a subi plus de 20 000 cycles de charge et de décharge et a conservé environ 80 % de sa capacité d’origine pendant cette période. Un véhicule électrique typique peut parcourir environ 400 km avec une charge, de sorte que la batterie dotée de l’électrode monocristalline a une durée de vie équivalente à une conduite d’environ 5 millions de miles. À titre de comparaison, les batteries typiques des véhicules électriques doivent aujourd’hui être remplacées après environ 200 000 miles (322 000 km).
« Nous avons vraiment besoin que ces véhicules durent le plus longtemps possible, car plus vous les conduisez longtemps, plus l’amélioration de l’empreinte carbone est importante », a déclaré Bond dans le communiqué.
Les batteries à électrodes monocristallines n’ont pas encore été intégrées aux véhicules électriques, bien qu’elles soient disponibles dans le commerce. Tesla a breveté des formulations similaires d’électrodes monocristallines, avec des membres de l’équipe de Dalhousie nommés co-inventeurs.
Grâce à ces progrès qui permettent aux batteries de fonctionner plus longtemps, la batterie pourrait un jour survivre plus longtemps que les autres pièces d’un véhicule électrique. Lorsque cela se produira, les batteries pourraient trouver une seconde vie dans des systèmes de stockage d’énergie à l’échelle du réseau, ont écrit les chercheurs. Là, les batteries pourraient stocker de l’énergie renouvelable, mais accessible par intermittence, comme l’énergie solaire ou éolienne.
« Je pense qu’un travail comme celui-ci contribue simplement à souligner à quel point (les nouvelles batteries) sont fiables et devrait aider les entreprises qui fabriquent et utilisent ces batteries à planifier à long terme », a déclaré Bond.
