Les chercheurs de l’Université de Stanford ont fait une percée majeure dans la prolongation de la durée de vie des batteries au lithium pour les véhicules électriques. Leur méthode surprenamment simple mais efficace ? Décharger complètement la batterie et la laisser reposer quelques heures.
Une solution étonnante pour restaurer la performance des batteries
Dans leur étude intitulée “Le repos restaure la performance des batteries au lithium métal déchargées”, publiée le 7 février dans la revue Nature (à consulter ici), les scientifiques dévoilent que cette approche directe permet de restaurer la capacité de la batterie et d’améliorer sa performance globale.
Wenbo Zhang, co-auteur principal de l’étude et doctorant à Stanford, révèle que leur objectif était de trouver la manière la plus simple, économique et rapide d’optimiser la durée de vie des cycles du lithium métal. Ils ont découvert qu’en laissant la batterie se reposer à l’état déchargé, il était possible de récupérer la capacité perdue et d’augmenter la durée de vie des cycles.
Ces améliorations peuvent être obtenues en reprogrammant simplement le logiciel de gestion de la batterie, sans frais supplémentaires ni changements nécessaires en termes d’équipement, de matériaux ou de flux de production.
Lithium métal vs lithium-ion : une comparaison clé
Les batteries au lithium métal pourraient doubler l’autonomie des véhicules électriques mais perdent rapidement leur capacité de stockage d’énergie après seulement quelques cycles de charge et de décharge. En comparaison, une batterie au lithium-ion classique comprend deux électrodes (une anode en graphite et une cathode en oxyde de métal de lithium) séparées par un électrolyte liquide ou solide qui transporte les ions lithium d’avant en arrière.
Dans une batterie au lithium métal, l’anode en graphite est remplacée par du lithium métal électroplaqué, ce qui lui permet de stocker deux fois plus d’énergie dans le même espace. De plus, l’anode en lithium métal est plus légère que l’anode en graphite, ce qui est essentiel pour les performances des véhicules électriques. Les batteries au lithium métal peuvent contenir au moins un tiers d’énergie de plus par kg que les batteries au lithium-ion.
Le secret de la régénération : décharger et laisser reposer
Les recherches précédentes de Stanford ont révélé que la matrice d’interface électrolyte solide (SEI) commence à se dissoudre lorsque la batterie est au repos. En se basant sur cette découverte, les chercheurs ont exploré ce qui se passerait si la batterie était autorisée à se reposer tout en étant déchargée.
Ils ont complètement déchargé la batterie pour qu’elle n’ait aucun courant la traversant et ont découvert que, si la batterie repose dans l’état déchargé juste une heure, une partie de la matrice SEI entourant le lithium mort se dissout. Lorsque la batterie au lithium métal est rechargée, le lithium “mort” peut se reconnecter à l’anode, car il y a moins de masse solide en travers. Cette reconnexion ramène le lithium “mort” à la vie, permettant à la batterie de générer plus d’énergie et d’étendre sa durée de vie.
Application dans la vie réelle
Pour le conducteur moyen en France, qui passe environ une heure au volant chaque jour, laisser reposer la batterie de sa voiture plusieurs heures n’est pas une contrainte. Un véhicule électrique typique peut avoir 4 000 batteries organisées en modules contrôlés par un système de gestion de la batterie.
Dans une batterie au lithium métal, un système de gestion existant peut être programmé pour décharger entièrement un module individuel, le laissant sans capacité restante. Zhang souligne que leur protocole peut être mis en œuvre aussi rapidement qu’il est possible d’écrire le code du système de gestion de la batterie. Ils estiment que pour certains types de batteries au lithium métal, le repos à l’état déchargé seul peut augmenter de manière significative la durée de vie des cycles des véhicules électriques.
Cette découverte pourrait fournir aux fabricants de véhicules électriques des connaissances pratiques pour adapter la technologie du lithium métal aux conditions de conduite réelles, ouvrant la voie à des véhicules électriques plus performants et durables.
Rédigé par Philippe Moureau
Quadragénaire passionné de voitures électriques. Je m'intéresse à la transition énergétique et à la lutte contre les émissions de gaz à effet de serre. Je suis un véritable passionné de voitures électriques et un défenseur de l'environnement.
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