A l’avenir, les batteries de voitures électriques se chargeront en seulement 5 minutes

Plusieurs startups ont déjà commencé à concevoir des batteries lithium-ion pour voitures électriques capables de totalement se recharger en quelques minutes. Le prochain objectif est d’être en mesure de les intégrer aux véhicules électriques.

Aperçu en Formule E

L’année dernière, les responsables de la Formule E ont expliqué quelles seraient les spécificités de la troisième génération de voitures de course totalement électriques, véhicules qui feront leurs débuts sur les pistes dès 2022. Les nouvelles voitures électriques de Formule E feront partie des premiers véhicules à utiliser des bornes de recharge extrêmement rapides qui fournissent suffisamment de puissance pour charger une batterie de Tesla Model S en quelques dix minutes.

Les pilotes n’utiliseront ces bornes que pour de courts arrêts aux stands. Cependant, elles offriront un aperçu de l’avenir des nouvelles batteries de véhicules électriques rechargeables en un laps similaire à celui qu’il faut pour remplir un réservoir d’essence.

Compromis

Certains prototypes de chargeurs rapides pour voitures électriques ont déjà vu le jour. Tesla et Porsche ont récemment présenté des bornes de recharge publiques de 250 kilowatts capables de complètement recharger une batterie en 40 minutes. Toutefois, cette technologie n’est actuellement disponible que pour une poignée de nouveaux véhicules électriques haut de gamme.

Augmenter le taux de charge d’une batterie lithium-ion requiert toutefois des compromis, explique le site Wired.

Pendant la charge, les lithium-ions s’écoulent de la cathode de la cellule vers son anode, qui est généralement en graphite, un type de carbone. L’anode est comme un seau qui recueille et stocke les ions pendant la charge de la batterie. Des anodes plus épaisses peuvent contenir plus d’énergie sous forme de lithium-ions, ce qui permet aux voitures électriques d’aller plus loin avec une seule charge. Toutefois, cela implique également qu’une charge rapide est plus difficile. Cela se doit au fait que les ions doivent se déplacer plus loin dans l’anode. Si les ions ne pénètrent pas assez rapidement dans l’anode pendant une charge, cela provoque un embouteillage moléculaire et le lithium s’accumule à la surface. Ce phénomène, connu sous le nom de placage du lithium, peut nuire aux performances d’une batterie. Par ailleurs, si suffisamment d’ions s’accumulent à la surface de l’anode, ils peuvent former des dendrites qui brisent la barrière entre l’anode de la batterie et son électrolyte. Ces dendrites peuvent en outre provoquer un court-circuit dans la batterie.

Remède

Selon Anna Tomaszewska, ingénieur chimiste à l’Imperial College de Londres, un remède possible au placage du lithium consisterait à ajouter du silicium à l’anode.

« Le silicium est bon marché, abondant et peut modifier la structure cristalline de l’anode de telle manière que le placage au lithium est moins probable. Il est également très populaire chez les constructeurs car il peut améliorer la capacité énergétique de la batterie », indique Tomaszewska.

De nombreuses entreprises, dont Tesla, ont ajouté du silicium aux anodes en graphite pour extraire un peu plus d’énergie de leurs cellules lithium-ion. Enevate, une entreprise de stockage d’énergie basée dans le sud de la Californie, perfectionne actuellement une batterie lithium-ion à charge extrêmement rapide pourvue d’une seule anode en silicium pur.

En janvier dernier, les chercheurs d’ Enevate ont annoncé que leur dernière génération de batteries pourrait être chargée à 75% en seulement cinq minutes. La société serait déjà en pourparlers avec les fabricants de lithium-ion pour commencer à intégrer son anode dans les batteries commerciales.

D’autres sociétés cherchent également à commercialiser des produits chimiques à anode à charge rapide. StoreDot, une société israélienne, développe une batterie qui devrait se charger en moins de 10 minutes. Le mois dernier, des chercheurs de la start-up anglaise Echion ont annoncé avoir construit une batterie lithium-ion qui peut se charger en seulement six minutes à l’aide d’une anode en oxyde de niobium mixte conçue par nanotechnologie.

Coup de fouet à l’électrification des véhicules

Ce type de batteries aiderait à surmonter deux des plus grands obstacles à l’adoption massive des véhicules électriques : l’autonomie limitée et les temps de charge longs. Cela permettrait également de donner un coup de fouet à l’électrification d’autres véhicules tels que les autobus et les camions de transport longue distance.

Les deux secteurs ont besoin de véhicules qui peuvent fonctionner pendant la majeure partie de la journée tout en respectant des horaires serrés. Les bus pourraient utiliser des bornes de recharge rapide lors de l’attente à un arrêt. Les camionneurs pourraient recharger leur véhicule dans une durée similaire à celle pour recharger un réservoir de diesel.