(Washington) Dix minutes de recharge électrique pour 320 kilomètres d’autonomie : c’est la réussite technologique, pour l’instant expérimentale, d’une équipe d’ingénieurs de l’université américaine Penn State, qui espère qu’un jour elle permettra de résoudre un problème fondamental des véhicules électriques.
La recette de ce résultat si rapide --et on peut vraiment parler de recette-- semble simple.
Pré-chauffez à 60°C, chargez durant 10 min et c'est prêt
Pour arriver à faire avaler autant d’énergie à une batterie en un temps record, les chercheurs ont fait monter la température d’une batterie expérimentale à 60°C pendant le temps de recharge, puis l’ont fait baisser au niveau ambiant pendant l’utilisation, selon leur étude publiée mercredi dans la revue scientifique Joule.
SAISIE D'ÉCRAN VIDÉO DE L'UNIVERSITÉ PENN STATE
Le professeur Chao-Yang Wang, co-auteur de l'étude.
En faisant varier ainsi les températures, les chercheurs ont évité les types d’usures et de dégradations qui se produisent quand une batterie au lithium fonctionne à haute température. La durée de vie de la batterie serait même étendue.
« La clé est de réussir un chauffage rapide, sinon la batterie reste à un niveau de température élevé trop longtemps, ce qui la dégrade fortement », explique le coauteur Chao-Yang Wang, professeur au laboratoire de fabrication de batteries de l'Université Penn State, à University Park, située à 300 km à l'ouest de Philadelphie.
Un processus qui permet 750 000 km de charge
L'équipe du prof. Wang a utilisé pour l'expérience une batterie commerciale ordinaire et a inséré une mince feuille de nickel près de l'électrode positive (le nickel est un bon conducteur d'électricité et de chaleur).
IMAGE GROUPE WANG YANG
La structure couleur rose tourmaline, à gauche, représente l'électrode positive drapée d'une mince feuille de nickel et chauffée à 60°C. Les ions de lithium (en jaune) se déplacent vers l'électrode négative (à droite) sans se plaquer sur elle.
Cette structure permet de chauffer l'électrode positive en moins de 30 secondes, créant ainsi les conditions pour accélérer le mouvement des ions de lithium vers l'électrode négative sans endommager sa surface, explique le prof. Wang au magazine New Scientist.
Ensuite, les chercheurs ont fait des tests de recharge à 20°C (la température normale), 40°C, 49°C et 60°C.
À 20°C, la batterie pouvait subir seulement 60 cycles de recharge avant que du lithium se plaque sur l'électrode négative et nuise significativement à la recharge. Par contraste, chauffer l'électrode positive à 60°C a permis de faire 2500 cycles de recharge sans que le placage de lithium sur l'électrode négative altère la performance. Cela revient à 14 ans d'usage, ou environ 750 000 km d'autonomie durant la vie utile d'une batterie automobile, dit le prof. Wang.
Au moins dix ans avant de voir ça dans une voiture
Passer à un niveau industriel prendra sans doute une décennie, estime Rick Sachleben, un chimiste retraité membre de l’American Chemical Society et qui n’a rien à voir avec l’étude publiée jeudi.
Il faudra s’assurer que ces techniques de recharge extrêmement rapide sont stables, sûres et ne mènent pas à des explosions, étant donné la température et la quantité phénoménale d’énergie transférée.
« La recharge rapide est un Graal des véhicules électriques », dit le chimiste à l’AFP. « C’est l’une des choses indispensables pour concurrencer réellement le moteur à combustion interne ».
Aujourd’hui, Tesla indique par exemple qu’il faut 30 minutes pour recharger ses voitures partiellement à ses bornes sur la route. Pour faire le plein, les voitures à essence restent imbattables.
Avec La Presse