Grâce à un nouveau protocole de charge, une équipe de chercheurs européens pense avoir trouvé le moyen de réduire les effets du vieillissement sur une batterie. De quoi doubler leur durée de vie.
Un nouveau protocole de charge ?
Et si la mise en place d’un nouveau protocole de charge pouvait prolonger la durée de vie des batteries ? C’est le pari que fait une équipe de chercheurs européens dirigée par le professeur Philipp Adelhelm. Avec ses collègues, il pense avoir trouvé un moyen d’augmenter la durée de vie des batteries.
Aujourd’hui, la recharge d’une voiture électrique s’effectue avec un flux de courant constant. Dans leur étude publiée dans la revue Advanced Energy Materials, les chercheurs montrent que ce n’est peut-être pas la méthode la plus efficace.
À lire aussi Avec cette batterie à la durée de vie hallucinante, la voiture thermique, c’est fini !Ils se sont intéressés aux cellules NMC532 (nickel-manganèse-cobalt) dotées d’une anode en graphite. De nombreuses voitures électriques sont actuellement en circulation avec un tel mélange, même si la tendance sur les nouveaux modèles s’oriente plutôt vers des cellules NMC811.
Le courant pulsé serait plus efficace que le courant constant
Dans le cadre de leurs essais, les auteurs de l’étude ont testé différents modes de charge. Les batteries ont d’abord été chargées de manière conventionnelle avec un courant constant. Puis avec un nouveau protocole de charge en courant pulsé. Les cellules ont ensuite été démontées pour être analysées.
C’est là que des « différences évidentes » ont pu être constatées, selon les chercheurs. Ils expliquent notamment que « la SEI (pour Solid Electrolyte Interphase) était nettement plus épaisse sur les échantillons chargés avec un courant constant ». Ce qui réduit sa capacité.
L’équipe a constaté un plus grand nombre de fissures dans la structure des électrodes NMC532. Cela a vraisemblablement contribué à une perte de capacité. La charge en courant pulsé a « entraîné une SEI plus fine et moins de changements structurels dans les matériaux d’électrodes », précisent-ils.
De quoi doubler la durée de vie des batteries
Suite à des expériences plus approfondies, les chercheurs ont estimé que « le chargement par courant pulsé à haute fréquence favorise la distribution homogène des ions lithium dans le graphite et réduit les contraintes mécaniques et la fissuration des particules de graphite ».
À lire aussi Voici ce qu’il reste de la capacité de la batterie d’une Volkswagen ID.3 après 100 000 kilomètresEn d’autres termes, ce nouveau protocole de charge est capable de réduire les effets du vieillissement sur les batteries des voitures électriques. De quoi « doubler la durée du cycle » selon eux. À terme, cette découverte pourrait permettre de lever les craintes de certains automobilistes qui n’osent pas franchir le pas de l’électrique.
D’abord un petit disclamer. je n’ai aucune compétence dans la domaine. L’article m’a “juste surpris” et j’ai cherché un peu à comprendre de quoi il était question.
Donc voici ce que je pense:
le lien qui renvoie vers l‘étude renvoie vers un communiqué de presse. Ce communiqué de presse semble plutôt avoir été rédigé pour mettre en avant le synchrotron bessy 2.j’ai retrouvé un article dans Advanced Energy Materials. L’étude est récente (14 Mars 2024). L’étude se porte effectivement sur “l”efficacité” de la recherge via courant pulsé de cellules NMC532.Mais
Le professeur Philipp Adelhelm fait bien partit de l’équipe mais n’a pas du tout dirigé l’étude (il semble plutôt s’agir du Chinois Jia Guo). L’équipe n’est pas européenne.L’étude porté sur des expériences réalisées en laboratoires sur ce qui ressemble plus à une pile . Je cite :Commercial 18650-type LIBs (HTCNR18650, nominal capacity: 2200 mAh and voltage: 3.6 V) . En “survolant l’étude” j’ai l’impression qu’ils ne sont pas encore au stade de compréhension complète des phénomènes en jeux.L’étude parle entre autre de courant pulsé à 2000Hz.
J’ai l’impression qu’on est encore très loin d’un modèle industriel sur des batteries de plusieurs 10aines de Kilowatt.
PS (ce commentaire ayant désormais été posté plus d’une semaine après l’article, il ne sera probablement pas lu)
C’est un progrès, certes, mais on nous explique depuis plusieurs années que les batteries actuelles ont déjà une durée de vie supérieure à celle du VE. Le saut technologique que nous attendons, c’est une densité doublée ou triplée, permettant des batteries de 60 kWh tout en allégeant le VE et en diminuant la conso, donc en augmentant l’autonomie (éventuellement même en adoptant des batteries encore plus petites), et bien-sûr à des coûts de commercialisation plus faibles… puisque moins de matériaux.
Les ingénieurs de qualification CEM vont s’arracher les cheveux !
Du moins, le peu qui reste.
Sinon, limiter la charge à 80%, ça suffit pour multiplier par 2 la durée de vie de la batterie.
C’est pas tant la puissance de charge qui dégrade la batterie mais bien le fait de monter à 100%.
Les thèses et retours d’expériences des premiers utilisateurs Tesla vont tous dans ce sens.
J’ai des doutes sur le fait que la déstructuration des électrodes diminue la capacité de la batterie, c’est la perte d’ions lithium qui produit cet effet. En revanche, ça doit augmenter l’impédance interne, ce qui au final, diminue l’autonomie.
Et combien va-t’il falloir de temps pour changer les dizaines de milliers de chargeurs DC déjà installés et déjà obsolètes : -) ?
Ca va forcément allonger la durée des charges.
Mais l’intérêt est hors des VE : les batteries pour panneaux solaires.
Trop cher actuellement par rapport à leur durée de vie (10 ans grand max), un doublement de cette même durée de vie les rendraient bien plus attractifs. Quasiment aussi longtemps que les panneaux eux-mêmes.
En prime, le pulsé a un autre avantage : pour 2kW en entrée continue, on peut avoir X x 2kW en sortie alternée (selon la pulsation idéale). De quoi charger plusieurs batteries 2kW “en même temps”, à partir des mêmes panneaux solaires 3kW, sans surcharge de tension.
Cela permet aussi de rajouter en fiabilité, les batteries étant dès lors en parallèle. Si une batterie lâche, les autres batteries continuent de fonctionner sans broncher. Le pulseur devra juste réajuster sa répartition en fonction des batteries restantes.
Ce genre de cheat physique est super intéressant, puisqu’il étend les possibilités dans tous les domaines, sans rien changer au matos déjà existant.
Oui, le principe est connu sur d’autres batteries. Il reste efficace que pour les forts courants pulsés. Sinon, le mieux est de charger doucement pour laisser les ions lithium s’insérer correctement dans la matrice de l’anode, sans se bousculer.
Courant pulsé c’est a dire pas continu et malgré cela le temps de charge ne s’allongerait pas, des pulsations de quel ordre de la seconde du millième de seconde ? C’est curieux cette expérience. On verra.
Cela dit, il y a avait un article aussi sur le fait même de charger rapidement n’était pas au gout des électrodes et que la aussi la recherche s’appuyait sur des matériaux qui ne se dégraderait pas… Depuis c’est mystère.
J’ai l’impression que els expériences se suivent mais rien ne concrétisent vraiment pas.
Et encor une fois, les charges lentes sont les moins mauvaises pour les batteries mais la aussi on arrête pas de nous dire que non.
Il se dit aussi qu’il faut respecter une certaine courbe de charge pour ne pas endommager les éléments après ca se tient, quand on vous charge le dos au début avec 50 kilos de plomb vous allez tenir un certain temps pour au final n’en porter plus que 20 pour être toujours au top jusqu’à charger votre carriole de cailloux qui peut en contenir 200 kilos
On sait plus au final 🤔
Le procédé de charge pulsée est connu, et appliqué, par la majorité des fabricants de smartphones depuis de nombreuses années.
Au fur et à mesure des augmentations de puissances de charge, les protocoles sont adaptés aux batteries (QC1, QC2, QC3, QC4, USB PD,PPS, VOOC etc…)