Les véhicules électriques sont en plein essor, mais leur sécurité et leur durabilité restent des préoccupations majeures. Une équipe de chercheurs a récemment fait une découverte majeure dans ce domaine, en développant un alliage d’aluminium qui améliore considérablement la stabilité thermique des batteries. Cette innovation pourrait transformer l’industrie des véhicules électriques et au-delà.
Le Dr Hyeon-woo Son et son équipe de recherche du Département de l’aluminium de la Division des métaux avancés au KIMS ont mis au point un alliage d’aluminium pour véhicules électriques qui améliore de manière spectaculaire la stabilité thermique. En identifiant un nouveau mécanisme par lequel les nanostructures à l’intérieur des alliages d’aluminium fonctionnent, ils ont découvert que les alliages développés augmentaient la stabilité thermique de jusqu’à 140 % par rapport aux matériaux des entreprises étrangères de premier plan.
Problèmes des matériaux actuels
Les matériaux actuels des boîtiers de batteries en aluminium se détériorent continuellement en raison de la chaleur émise par la batterie, augmentant ainsi considérablement le risque d’accidents à mesure que les véhicules électriques vieillissent. Le nouvel alliage d’aluminium développé par l’équipe de recherche peut améliorer la stabilité thermique en incorporant divers éléments traces à l’alliage d’aluminium de la série 6000 existant, retardant ainsi la détérioration thermique des matériaux de boîtier due à la génération de chaleur.
Pour parvenir à ces résultats, l’équipe de recherche a établi une nouvelle base de données en introduisant des dizaines d’éléments traces et en analysant les nanostructures à l’aide de techniques de pointe telles que la microscopie électronique en transmission et la tomographie par sonde atomique 3D. Grâce à cela, ils ont pu confirmer que plusieurs éléments peuvent améliorer la stabilité thermique.
Applications potentielles et implications
L’alliage d’aluminium avec technologie d’amélioration de la stabilité thermique peut présenter d’excellentes propriétés dans les pièces utilisées pendant de longues périodes dans des environnements à haute température, comme les matériaux de boîtier de batterie de véhicules électriques ou les matériaux structurels pour avions supersoniques.
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Les techniques traditionnelles d’amélioration de la stabilité thermique se limitent généralement à l’utilisation d’une base de données d’éléments employés depuis longtemps dans les alliages d’aluminium. Cette recherche est significative en ce qu’elle élargit la base de données des techniques d’amélioration de la stabilité thermique et introduit de nouvelles directions pour la conception d’alliages.
Le marché des matériaux de boîtier de batterie de véhicules électriques devrait croître à un taux annuel moyen de 8,4 %, atteignant 863,3 millions USD d’ici 2029, contre 464,9 millions USD en 2020. Actuellement, il est à la traîne par rapport aux entreprises étrangères avancées en termes de compétitivité technologique. Cependant, la production locale grâce à cette technologie devrait non seulement favoriser la substitution des importations, mais aussi faciliter les exportations.
Le Dr Hyeon-woo Son, à la tête de la recherche, a précisé : « Si la technologie développée cette fois est commercialisée, elle sensibilisera à la nécessité de développer des alliages d’aluminium à haute valeur ajoutée, qui sont actuellement en retard par rapport à ceux des entreprises étrangères avancées. De plus, elle encouragera les entreprises nationales à s’engager plus activement dans la recherche et le développement. »
Article : « Effect of Ag and Ge on the precipitation behavior and resultant properties of AA6061 alloys » – DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2023.12.053
