Les chercheurs développent de nouvelles batteries lithium-ion qui fonctionnent bien à la chaleur et au froid


Les chercheurs développent de nouvelles batteries lithium-ion qui fonctionnent bien à la chaleur et au froid

Des chercheurs ont développé de nouveaux des batteries lithium-ion performantes à la fois à des températures glaciales et brûlantes, tout en emmagasinant beaucoup d’énergie. La pilesdécrit dans la revue PNAS, pourrait permettre aux véhicules électriques dans les climats froids de voyager plus loin avec une seule charge.

Ils pourraient également réduire le besoin de systèmes de refroidissement pour empêcher les batteries des véhicules de surchauffer dans les climats chauds.

Les chercheurs de l’Université de Californie (UC) à San Diego aux États-Unis ont développé un électrolyte non seulement polyvalent et robuste sur une large plage de températures, mais également compatible avec une anode et une cathode à haute énergie.

L’anode est l’électrode dans laquelle l’électricité entre. La cathode est l’électrode par laquelle l’électricité s’écoule.

« Vous avez besoin d’un fonctionnement à haute température dans les zones où la température ambiante peut atteindre les trois chiffres et où les routes deviennent encore plus chaudes. Dans les véhicules électriques, les batteries sont généralement sous le plancher, à proximité de ces routes chaudes », a déclaré Zheng Chenprofesseur à l’UC San Diego et auteur principal de l’étude.

« De plus, les batteries se réchauffent simplement parce qu’elles sont parcourues par un courant pendant le fonctionnement. Si les batteries ne peuvent pas tolérer ce réchauffement à une température élevée, leurs performances se dégraderont rapidement », Chen a dit.

Lors des tests, les batteries ont conservé 87,5 % et 115,9 % de leur capacité énergétique à moins 40 et 50 degrés Celsius, respectivement.

Ils avaient également des rendements coulombiens élevés de 98,2 % et 98,7 % à ces températures, respectivement, ce qui signifie que les batteries peuvent subir plus de cycles de charge et de décharge avant de cesser de fonctionner.

Les batteries sont à la fois froides et tolérantes à la chaleur grâce à leur électrolyte, qui est constitué d’une solution liquide d’éther dibutylique mélangé à un sel de lithium.

Une particularité de l’éther dibutylique est que ses molécules se lient faiblement aux ions lithium. En d’autres termes, les molécules d’électrolyte peuvent facilement lâcher les ions lithium lorsque la batterie fonctionne.

Les chercheurs ont découvert que cette faible interaction moléculaire, qu’ils avaient découverte dans une étude précédente, améliore les performances de la batterie à des températures inférieures à zéro.

Les chercheurs ont déclaré que l’éther dibutylique peut facilement supporter la chaleur car il reste liquide à des températures élevées.

La particularité également de cet électrolyte est qu’il est compatible avec une batterie lithium-soufre, qui est un type de batterie rechargeable qui possède une anode en lithium métal et une cathode en soufre.

Selon les chercheurs, les batteries au lithium-soufre sont un élément essentiel des technologies de batterie de nouvelle génération car elles promettent des densités d’énergie plus élevées et des coûts plus faibles.

Elles peuvent stocker jusqu’à deux fois plus d’énergie par kilogramme que les batteries lithium-ion actuelles, ce qui pourrait doubler l’autonomie des véhicules électriques sans augmenter le poids de la batterie.

Les chercheurs ont ajouté que le soufre est également plus abondant et moins problématique à trouver que le cobalt utilisé dans les cathodes de batteries lithium-ion traditionnelles.

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