Comment de nouvelles batteries pourraient aider votre véhicule électrique à recharger plus rapidement

Une entreprise chinoise de batteries souhaite résoudre l’un des plus grands obstacles à une adoption plus large des véhicules électriques.

Le géant chinois des batteries CATL a dévoilé la semaine dernière une nouvelle batterie à charge rapide, qui, selon la société, peut ajouter jusqu'à 400 kilomètres (environ 250 miles) d'autonomie en 10 minutes.

C'est plus rapide que pratiquement toutes les recharges de véhicules électriques aujourd'hui, et CATL affirme que les nouvelles cellules, qu'elle prévoit de produire commercialement d'ici la fin de 2023, « ouvriront une ère de recharge ultra-rapide pour les véhicules électriques ». Autrement dit, si le produit fini peut répondre aux promesses de l'entreprise en matière de capacité, de durée de vie et de coût de la batterie.

Les deux tiers des ventes de véhicules neufs aux États-Unis pourraient être des véhicules électriques d’ici 2032, et nous aurons besoin de millions de nouveaux chargeurs pour tous les alimenter.

Les véhicules électriques représentent une part croissante des ventes mondiales de véhicules neufs : 14 % en 2022. Mais de nombreux conducteurs s'inquiètent toujours de la portée limitée de la technologie actuelle des batteries et sont découragés par la nécessité de s'arrêter pour recharger pendant plus d'une demi-heure. même sur les bornes de recharge rapide. L’innovation dans les matériaux des batteries, si elle s’accompagne de progrès dans les infrastructures de recharge, pourrait contribuer à imiter la commodité des voitures à essence et encourager l’adoption des véhicules électriques.

CATL, dont le nom est l'acronyme de Contemporary Amperex Technology Co. Limited, est le plus grand fabricant mondial de batteries pour véhicules électriques. L'entreprise fournit des cellules à de grands constructeurs automobiles comme Tesla, Mercedes et Volkswagen.

L'annonce de la semaine dernière est la dernière actualité technologique de grande envergure de l'entreprise cette année. Entre autres choses, il prévoit de construire des batteries à matière condensée à haute densité énergétique pour les avions et de produire en masse de nouvelles batteries pour véhicules électriques construites à partir de sodium au lieu de lithium.

Les nouvelles batteries à charge rapide de CATL seraient deux fois plus rapides que celles de leurs concurrents, explique Jiayan Shi, analyste chez BNEF, une société de recherche sur l'énergie. La recharge rapide de Tesla ajoute une autonomie d'environ 320 kilomètres, ou 200 miles, en 15 minutes.

Certaines batteries disponibles dans le commerce peuvent déjà atteindre les vitesses annoncées par CATL la semaine dernière, explique David Schroeder, directeur technique de Volta Energy Technologies, une société de capital-risque axée sur la technologie des batteries et du stockage d'énergie. Mais ces batteries sont utilisées dans des produits comme le stockage d’énergie stationnaire. CATL serait le premier à installer ces cellules à recharge rapide dans les véhicules électriques.

Avec les batteries lithium-ion, il y a généralement un compromis difficile entre la quantité d’énergie qu’elles peuvent stocker et la rapidité avec laquelle elles peuvent se charger. Ces batteries peuvent généralement être divisées en deux catégories : les « cellules énergétiques » et les « cellules de puissance ». Les cellules énergétiques donnent la priorité à l’absorption d’autant d’énergie que possible, ce qui est utile pour étendre l’autonomie d’un véhicule électrique sans ajouter trop de volume. Les cellules électriques, en revanche, ont tendance à donner la priorité à la charge et à la décharge rapides, ce qui est utile pour des utilisations telles que le stockage d'énergie stationnaire qui stabilise le réseau électrique.

Aujourd’hui, les cellules électriques peuvent atteindre des vitesses de charge rapides, mais elles peuvent être trop volumineuses pour être utilisées dans une voiture et ne dureraient probablement pas des centaines de milliers de kilomètres. Des batteries capables de se charger rapidement tout en étant petites, légères et durables constitueraient un pas en avant.

Le compromis entre une capacité élevée et une charge rapide dépend de la façon dont les molécules chargées appelées ions se déplacent dans les batteries. Lorsqu'une batterie se charge, un courant électrique pousse les ions lithium d'un côté à l'autre de la cellule. Les ions peuvent alors se nicher dans des espaces de la batterie appelés anode, où ils attendent. Finalement, ils reviendront en courant, libérant l'électricité stockée lorsque quelqu'un utilisera la batterie pour alimenter un appareil.

Les batteries à base de sodium pourraient commencer à arriver sur le marché cette année, si les entreprises mettent leurs projets à exécution.

Pour augmenter la capacité totale d'une batterie, ces anodes peuvent être fabriquées avec des couches de matériau plus épaisses, ce qui signifie qu'il y aura beaucoup d'espace pour que les ions puissent s'y insérer. Cependant, dans les batteries dotées d’anodes plus épaisses, une partie de l’espace de stockage se trouvera profondément dans les couches, de sorte que les ions devront voyager plus loin pour y arriver, ce qui ralentira le processus de charge. Pour accélérer la charge, les fabricants de batteries peuvent affiner ces couches afin que les ions n'aient pas à voyager aussi loin.