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Une batterie au lithium-ion qui est plus sûre, a une puissance élevée et peut durer 160 000 kilomètres a été développée par une équipe du Penn State’s Battery and Energy Storage Technology Center (BEST).

Une batterie plus sûre pour les véhicules électriques

Les batteries des véhicules électriques nécessitent généralement un compromis entre la sécurité et la densité d’énergie. Si la batterie a une énergie et une densité de puissance élevées, ce qui est nécessaire pour la conduite sur des autoroutes et sur de longues distances, il y a un risque que la batterie prenne feu ou explose dans de mauvaises conditions. Mais les matériaux qui ont une faible densité d’énergie et de puissance, et donc une sécurité élevée, ont tendance à avoir de mauvaises performances. Aucun matériau ne satisfait les deux. C’est pour cette raison que les ingénieurs de batteries optent pour les performances plutôt que pour la sécurité.
« Dans ce travail, nous avons décidé que nous allions adopter une approche totalement différente », a déclaré Chao-Yang Wang, professeur de science et d’ingénierie mécanique. «Nous avons divisé notre stratégie en deux étapes. Nous voulions d’abord construire une batterie très stable avec des matériaux très stables. »

Un chauffage permet de surmonter les problèmes dans les climats froids

Leur deuxième étape a été d’introduire un chauffage instantané. Il y a environ quatre ans, Wang a développé une batterie auto-chauffante pour surmonter le problème des performances médiocres dans les climats froids des batteries lithium-ion. Cette nouvelle batterie utilise un courant électrique pour chauffer en quelques secondes par rapport aux heures nécessaires à un radiateur externe.
En chauffant cette batterie de la température ambiante à environ 60 degrés Celsius, elle obtient une augmentation instantanée de la réactivité car la loi de la cinétique est que la réactivité augmente de façon exponentielle avec la température.
«Avec ces deux étapes, je peux obtenir une sécurité élevée lorsque la batterie n’est pas utilisée et une puissance élevée lorsqu’elle l’est utilisée dans une voiture électrique», a-t-il déclaré. La batterie auto-chauffante, appelée batterie All Climate, a été adoptée par plusieurs constructeurs automobiles, dont BMW, et a été choisie pour alimenter une flotte de 10000 véhicules qui seront utilisés pour transporter des personnes entre les sites lors des prochains Jeux olympiques d’hiver de Pékin.

Une longue durée de vie même à 60 degrés Celsius

Parce que cette batterie est construite avec des matériaux stables, elle a une longue durée de vie. Même à 60 degrés Celsius. De plus le nombre de cycles est supérieur à 4000, ce qui se traduit par plus de 160 000 kilomètres. Le prochain projet de l’équipe consistera à développer une batterie à semi-conducteurs, qui nécessitera probablement également un chauffage.
Cette recherche a été publiée dans Science Advances.
Source :  Pennsylvania State University
Crédit photo : Pixabay

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