Cette nouvelle batterie pour voitures électriques se recharge en moins de 5 minutes

Publié par Cédric le 11/02/2024 à 08:00
Auteur de l'article: Cédric DEPOND
Source: Joule
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Les chercheurs de l'Université Cornell ont mis au point une nouvelle application de l'élément indium pour améliorer l'efficacité des batteries au lithium, composant fondamental des véhicules électriques.

L'indium est un élément chimique couramment utilisé dans les écrans tactiles, les télévisions et les panneaux solaires. Dans une étude publiée dans Joule le 26 janvier, dirigée par Shuo Jin et son équipe de Cornell, l'indium a été identifié comme un composant de batterie permettant une charge rapide et un stockage d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) de longue durée. En utilisant les résultats de l'étude, les chercheurs de Cornell ont développé une batterie se chargeant en moins de cinq minutes ( Forme première d'un document : Droit : une minute est l'original d'un acte. ...).


Bien que le développement des véhicules électriques soit essentiel pour réduire les émissions de gaz à effet de serre, leur coût reste souvent prohibitif pour la plupart des consommateurs. Cependant, la nouvelle batterie représente une avancée vers une meilleure accessibilité des véhicules électriques, selon le professeur Lynden Archer, doyen de la Faculté de Génie de Cornell. "[Les constructeurs de véhicules électriques] se sont concentrés sur la construction de batteries plus grandes pour une plus grande autonomie de voyage," a déclaré Lynden Archer. "[Ces batteries plus grandes] coûtent beaucoup plus cher... l'industrie finit par produire des produits spécialisés que seule une partie de la société peut se permettre."

L'indium se distingue en tant que composant de batterie unique en raison d'une diffusivité en phase solide inhabituellement rapide pour le lithium. Cette diffusivité en phase solide fait référence à la capacité d'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) - dans ce cas des atomes de lithium chargés - à se déplacer à travers les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...) solides de l'électrode positive, là où l'électricité (L’électricité est un phénomène physique dû aux différentes charges électriques de la...) circule dans la batterie. Cette circulation (La circulation routière (anglicisme: trafic routier) est le déplacement de véhicules automobiles...) d'atomes de lithium chargés crée un courant électrique (Un courant électrique est un déplacement d'ensemble de porteurs de charge...) qui est ensuite stocké comme énergie pour une utilisation ultérieure. Grâce à une anode d'indium permettant une diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de...) plus rapide des ions lithium, la batterie se charge en quelques minutes seulement.

De plus, l'indium aide à distribuer uniformément les atomes de lithium chargés, ce qui maintient l'intégrité de l'électrode, surtout à travers des cycles de charge répétés. Plus l'électrode d'une batterie est stable, moins souvent la batterie doit être remplacée. "[L'équilibre entre la diffusivité rapide et la distribution uniforme] est le secret pour concevoir des batteries à charge très rapide qui durent longtemps," a ajouté Lynden Archer.

Une batterie à l'indium peut être chargée et utilisée à plusieurs reprises sur des centaines de cycles tout en conservant ses capacités de performance, ce qui est important pour la durabilité d'une batterie de voiture. Plus une batterie peut être utilisée avant d'être réparée ou remplacée, plus elle compense les impacts environnementaux de sa production initiale.


Image d'illustration Pixabay

Bien qu'il améliore l'efficacité de charge et la durée de vie de la batterie, l'indium est lourd. Une batterie plus lourde signifie une voiture plus lourde, ce qui est beaucoup moins efficace et nécessite généralement beaucoup plus de puissance pour parcourir les mêmes distances. Pour répondre à cette préoccupation concernant le poids, Lynden Archer et son équipe ont mélangé de l'indium avec de l'aluminium (L'aluminium est un élément chimique, de symbole Al et de numéro atomique 13....), un élément beaucoup plus léger mais chimiquement similaire. Parce que les deux partagent des caractéristiques importantes, mélanger les deux éléments pourrait résoudre le problème du poids sans compromettre les propriétés bénéfiques de l'indium.

Un travail important reste toutefois encore à faire avant que les batteries utilisant de l'indium ne soient intégrées aux voitures. Afin de charger complètement une nouvelle batterie au lithium et à l'indium en seulement cinq minutes, les stations devraient disposer d'un courant électrique environ cinq à six fois plus élevé que ce qui est actuellement possible.

L'équipe de recherche prévoit de continuer à étudier les capacités et les limitations de l'indium ainsi que d'autres éléments similaires. Ils espèrent réduire le besoin de grands véhicules électriques à batterie et rendre les véhicules électriques accessibles à un plus large éventail de consommateurs. En découvrant d'autres matériaux susceptibles d'améliorer encore les batteries de voitures, Lynden Archer espère contribuer à des voitures électriques plus légères, plus faciles à fabriquer et moins coûteuses.
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