Les véhicules électriques pourraient facturer 500% plus rapidement par temps froid grâce à un nouveau processus de fabrication, suggère la recherche.
Dans une nouvelle étude publiée le 17 mars dans la revue Jouleles scientifiques ont expliqué comment ils pouvaient considérablement améliorer les taux de charge de batterie lithium-ion à des températures aussi bas que 14 degrés Fahrenheit (moins 10 degrés Celsius) en peaufinant la conception structurelle de la batterie et en modifiant les réactions chimiques qui se produisent pendant la charge.
Les chercheurs ont pu « atteindre simultanément une charge rapide extrêmement à basse température, sans sacrifier la densité énergétique de la batterie lithium-ion » » Neil Dasguptaauteur d’étude et professeur agrégé de génie mécanique et de science des matériaux à l’Université de -michigan, a déclaré dans un déclaration.
Les températures froides limitent les taux de charge et réduisent l’efficacité énergétique globale en raison des processus chimiques en jeu pendant la charge.
Les batteries fonctionnent en déplaçant les ions lithiums entre deux plaques d’électrodes dans une solution d’électrolyte liquide. Ce processus est efficace dans les températures plus chaudes, mais dans des conditions plus froides, le liquide électrolytique s’épaissit, réduisant les courants électriques et prolongeant ainsi les temps de charge.
C’est un problème que les fabricants ont abordé de plusieurs manières, notamment en augmentant l’épaisseur des électrodes utilisées dans les cellules de la batterie ou en modifiant la structure de la batterie elle-même. Mais ces étapes ont encore exacerbé le problème. Une étude 2023 sur l’efficacité de la batterie lithium-ion a montré des modifications à la composition des électrolytes les capacités de charge rapide entravéesPar exemple.
Les chercheurs créent de nouvelles «voies» pour les ions
Dans un étude précédente Publiés en 2020, les chercheurs ont créé ce qu’ils ont décrit comme de nouvelles «voies» dans l’anode – l’électrode qui reçoit des ions lithium pendant la charge et envoie des électrons à la cathode à l’extrémité opposée.
Pour créer ces voies, les chercheurs ont utilisé des lasers pour percer des trous dans les couches de graphite de l’anode, ce qui a permis aux ions lithiums de se déplacer plus rapidement, ce qui signifie à son tour qu’ils pouvaient s’intégrer plus rapidement dans l’électrode.
Ce projet antérieur a accéléré des temps de charge, mais dans des conditions par temps froid, elle a créé une accumulation de lithium sur l’anode. Ce «placage» a empêché l’électrode de réagir avec le liquide d’électrolyte.
« Ce placage empêche la charge de l’ensemble de l’électrode, réduisant à nouveau la capacité énergétique de la batterie », co-auteur de l’étude Manoj jangidun chercheur principal à l’Université du Michigan, a déclaré à Live Science.
Pour empêcher cette couche de se former, dans la nouvelle étude, ils ont enduit la batterie avec un matériau de 20 nanomètres d’épaisseur fabriqué à partir de carbonate de borate de lithium. Des recherches antérieures sur des batteries à semi-conducteurs ont montré que ce matériau Amélioration de l’efficacité de la livraison d’ions.
Dans ce cas, le revêtement, combiné à la technique des voies, a fourni une augmentation de 500% de l’efficacité de charge des températures inférieures à zéro, ont déclaré les chercheurs. Les batteries modifiées à l’aide de ces techniques ont également conservé 97% de leur capacité, même lorsqu’elles ont rapidement chronométré jusqu’à 100 fois dans les températures de sous-référence.
Bien que l’étude ait été limitée de portée, Dasgupta a déclaré que les changements sont faciles à mettre en œuvre au niveau de la fabrication et pourraient avoir de vastes implications.
« Nous envisageons cette approche comme quelque chose que les fabricants de batteries EV pourraient adopter sans modifications majeures dans les usines existantes », a déclaré Dasgupta.
