La recherche incessante pour optimiser les performances des batteries lithium-ion, essentielles dans le fonctionnement des drones, a conduit à une découverte significative. Celle-ci pourrait non seulement prolonger la durée de vie de ces dispositifs mais également ouvrir la voie à de nouvelles applications.
Les batteries lithium-ion (LiBs) sont au cœur de nombreuses technologies modernes, offrant une capacité énergétique élevée dans un format compact et léger. Cependant, leur utilisation dans des véhicules aériens, notamment les drones, présente des défis, en particulier lors des phases de décollage vertical qui sollicitent intensément ces batteries.
Une étude publiée dans ACS Energy Letters révèle le développement d’un nouvel électrolyte conçu pour améliorer la résilience et la performance des LiBs dans ces conditions extrêmes.
La recherche, menée par Ilias Belharouak, Marm Dixit et leur équipe, a mis en évidence les effets du stress sur les batteries LiBs, en simulant des conditions de décharge rapide nécessaires lors du décollage vertical. Les résultats ont montré une diminution significative de la performance après seulement 85 à 100 cycles sous ces contraintes élevées.
Des applications secondaires prometteuses
Malgré les défis posés par les conditions de haute sollicitation, les batteries testées ont révélé une capacité à conserver partiellement leur performance dans des conditions de décharge plus modérées. Cette découverte ouvre la possibilité d’utiliser ces batteries « stressées » dans des applications moins exigeantes, telles que les systèmes de sauvegarde d’énergie ou le stockage sur le réseau électrique, après leur retrait des drones.
Plus précisément, après avoir été « stressées », les chercheurs ont soumis les cellules LiB à une consommation d’énergie plus normale et plus faible. Dans cette expérience, ils ont observé que les cellules conservaient partiellement leurs capacités dans des conditions de faible débit, mais qu’elles tombaient rapidement en panne lorsqu’elles étaient à nouveau soumises à des conditions de consommation de courant rapide. Ces résultats indiquent que les LiB généralement utilisés dans les drones n’ont peut-être pas les caractéristiques nécessaires pour une utilisation à long terme et sous forte contrainte, mais qu’ils pourraient être retirés et répondre à des demandes d’énergie plus typiques dans d’autres applications, telles que les batteries de secours pour les alimentations électriques et le stockage dans les réseaux d’énergie.
Les chercheurs soulignent néanmoins la nécessité de poursuivre les travaux pour développer des technologies de batteries plus adaptées aux exigences spécifiques des décollages verticaux et d’autres applications à forte demande énergétique.
En synthèse
La recherche sur les batteries lithium-ion pour drones révèle à la fois les limites des technologies actuelles sous des contraintes élevées et la possibilité de réutiliser ces batteries dans d’autres contextes. Bien que des progrès aient été réalisés, l’innovation continue est cruciale pour répondre aux besoins énergétiques des véhicules aériens et d’autres applications exigeantes.
Pour une meilleure compréhension
Qu’est-ce qui cause le stress des batteries lithium-ion dans les drones ?
Le décollage vertical, nécessitant une décharge rapide et puissante, sollicite intensément les batteries, réduisant leur durée de vie et performance.
Quelle innovation a été développée pour répondre à ce problème ?
Un nouvel électrolyte permettant une charge et décharge rapide a été conçu pour améliorer la résilience des batteries lithium-ion.
Quelles sont les limites des batteries lithium-ion actuelles ?
Elles ne supportent pas bien les conditions de haute sollicitation, avec une baisse de performance notable après un nombre limité de cycles.
Quelles applications secondaires sont envisagées pour ces batteries ?
Après leur utilisation dans des drones, ces batteries pourraient servir dans des systèmes de sauvegarde d’énergie ou le stockage sur le réseau électrique.
Quels sont les besoins futurs en recherche et développement ?
Il est nécessaire de développer des batteries plus adaptées aux exigences des décollages verticaux et autres applications à forte demande énergétique.
Références
Article : « “Lithium-Ion Battery Power Performance Assessment for the Climb Step of an Electric Vertical Takeoff and Landing (eVTOL) Application” – DOI: 10.1021/acsenergylett.3c02385
