Les ingénieurs de l'Université Cornell ont développé une nouvelle batterie au lithium qui se charge en cinq minutes, soit plus rapidement que n'importe quelle batterie similaire sur le marché, tout en conservant des performances stables sur de longs cycles de charge et de décharge. Cette avancée pourrait atténuer « l'anxiété liée à l'autonomie » des conducteurs qui craignent que les véhicules électriques ne puissent pas parcourir de longues distances sans prendre du temps à recharger.
"L'anxiété liée à l'autonomie est un obstacle plus important à l'électrification des transports que d'autres obstacles, tels que le coût et les performances des batteries", a déclaré Lynden Archer, professeur d'ingénierie et doyen de l'école d'ingénierie de l'Université Cornell, qui supervise le projet. "Si vous pouvez charger une batterie de véhicule électrique en cinq minutes, vous n'avez plus besoin d'une batterie d'une autonomie de 300 milles, vous pouvez choisir une batterie plus petite, ce qui peut réduire le coût des véhicules électriques et permettre une adoption plus large."
L'article de l'équipe a été récemment publié dans la revue Joule. Le premier auteur de l'article est Jin Shuo, doctorant spécialisé en génie chimique et biomoléculaire.
Les batteries lithium-ion sont l’une des unités d’alimentation les plus couramment utilisées dans les véhicules électriques et les smartphones. Les batteries sont légères, fiables et relativement économes en énergie. Cependant, leur chargement prend des heures et n’a pas la capacité de gérer de fortes surtensions de courant.
Les chercheurs ont découvert que l'indium est un matériau particulièrement prometteur pour les batteries à charge rapide. L'indium est un métal mou principalement utilisé dans la fabrication de revêtements d'oxyde d'étain et d'indium pour les écrans tactiles et les panneaux solaires.
De nouvelles recherches montrent que l'indium présente deux caractéristiques clés en tant qu'anode de batterie : une barrière énergétique de migration extrêmement faible, qui détermine la vitesse de diffusion des ions à l'état solide, et une densité de courant d'échange modérée, liée à la vitesse de réduction des ions dans l'anode. La combinaison de ces deux propriétés, diffusion rapide et cinétique de réaction de surface lente, est cruciale pour une charge rapide et un stockage à long terme.
"L'innovation clé est que nous avons découvert un principe de conception qui permet aux ions métalliques sur l'anode de la batterie de se déplacer librement et de trouver la bonne configuration avant de participer à la réaction de stockage de charge", a déclaré Archer. "Le résultat final est que les électrodes sont dans un état morphologique stable à chaque cycle de charge. C'est pourquoi nos nouvelles batteries à charge rapide sont capables de se charger et de se décharger encore et encore pendant des milliers de cycles."
Cette technologie, combinée à la recharge inductive sans fil sur la route, réduira la taille et le coût des batteries, faisant ainsi du transport électrique une option plus viable pour les conducteurs.
Cependant, cela ne signifie pas que les anodes en indium soient parfaites ni même pratiques. "Bien que ce résultat soit passionnant car il nous indique comment obtenir des batteries à charge rapide, l'indium est lourd", a déclaré Archer. "Cela offre l'opportunité de modéliser la chimie informatique, peut-être en utilisant des outils d'intelligence artificielle générative, pour comprendre quels autres matériaux légers ont la même chimie." Un nombre de Damkler si bas. Par exemple, existe-t-il des alliages métalliques que nous n’avons jamais étudiés et qui possèdent les propriétés requises ? C’est là que je suis convaincu qu’il existe un principe général à l’œuvre qui permet à quiconque de concevoir de meilleures anodes de batterie permettant d’atteindre des taux de charge plus rapides que l’état de l’art. »
Source compilée : ScitechDaily