Des chercheurs de l’Oak Ridge National Laboratory (ORNL) repoussent les limites de la recharge rapide pour les véhicules électriques (VE). Ils ont récemment développé un matériau pour les batteries lithium-ion qui permet non seulement de recharger 80% de sa capacité en 10 minutes, mais de conserver cette capacité sur 1 500 cycles de charge.
Un matériau innovant pour les batteries lithium-ion
Les scientifiques de l’ORNL ont mis au point un matériau pour les batteries lithium-ion qui présente des caractéristiques de recharge rapide exceptionnelles.
Lorsqu’une batterie fonctionne ou se recharge, les ions se déplacent entre les électrodes à travers un milieu appelé électrolyte. Zhijia Du, de l’ORNL, a dirigé une équipe qui a développé de nouvelles formulations de sels de lithium avec des solvants carbonatés pour former un électrolyte qui maintient une meilleure circulation des ions dans le temps et offre de bonnes performances lorsque le courant élevé chauffe la batterie pendant la recharge rapide extrême.
Les partenaires du projet ont testé des cellules de batterie en poche fabriquées dans l’installation de fabrication de batteries de l’ORNL pour prouver la sécurité et les caractéristiques de cyclage de la batterie.
« Nous avons découvert que cette nouvelle formulation d’électrolyte triple essentiellement l’objectif du Département de l’Énergie en matière de durée de vie d’une batterie à recharge ultra-rapide », a déclaré Zhijia Du.
Une performance supérieure aux électrolytes conventionnels
La réalisation de la recharge rapide extrême (XFC) dans les batteries lithium-ion pour les véhicules électriques reste un défi en raison de la cinétique de transport insuffisante des ions lithium, en particulier dans l’électrolyte.
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L’équipe a proposé et testé un nouvel électrolyte à haute performance (HPE) composé de lithium bis(fluorosulfonyl)imide (LiFSI), de lithium hexafluorophosphate (LiPF6) et de carbonates dans des cellules en poche de 2 Ah à l’échelle du pilote.
Les chercheurs ont étudié en profondeur l’origine de l’amélioration des performances électrochimiques grâce à diverses caractérisations. Ils ont constaté que l’électrolyte HPE proposé présente une conductivité ionique élevée et une excellente stabilité électrochimique à un taux de charge élevé de 6-C.
Ainsi, les cellules en poche à base de HPE offrent une capacité spécifique de décharge améliorée et une excellente cyclabilité à long terme jusqu’à 1 500 cycles dans des conditions de XFC, ce qui est supérieur à l’électrolyte de référence conventionnel.
En synthèse
Les chercheurs de l’Oak Ridge National Laboratory ont développé un matériau innovant pour les batteries lithium-ion qui permet une recharge rapide extrême et une longue durée de vie. Ce matériau, composé d’un nouvel électrolyte à haute performance, offre des performances supérieures aux électrolytes conventionnels et pourrait contribuer à l’essor des véhicules électriques en améliorant considérablement la rapidité et la praticité de la recharge.
Référence : « A Novel High-Performance Electrolyte for Extreme Fast Charging in Pilot Scale Lithium-Ion Pouch Cells » – DOI: https://doi.org/10.1002/batt.202300292 (Dr. Zhijia Du, Dr. Zhenzhen Yang, Dr. Runming Tao, Vadim Shipitsyn, Dr. Xianyang Wu, David C. Robertson, Kelsey M. Livingston, Shae Hagler, James Kwon, Prof. Dr. Lin Ma, Dr. Ira D. Bloom, Dr. Brian J)
