Une percée dans le domaine des batteries pour voitures électriques : 500 miles d'autonomie avec 12 minutes de temps de charge

Des chercheurs du Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) ont mis au point un nouvel électrolyte liquide qui empêche la formation de dendrites dans les batteries au lithium métal, qui se distinguent des modèles lithium-ion classiques par l'utilisation de lithium pur au lieu de graphite. Cette différence leur confère une densité énergétique plus élevée, ce qui se traduit par une plus grande autonomie pour le même poids. Cependant, jusqu'à présent, ces batteries étaient entravées par la formation de dendrites, des structures cristallines qui se forment pendant la charge et peuvent provoquer des courts-circuits. Le nouvel électrolyte liquide résout ce problème en favorisant le dépôt uniforme d'ions lithium sur la surface de l'anode. Cela empêche la formation de points faibles où des dendrites se formeraient autrement.

Temps de charge et autonomie record

Lors d'essais en laboratoire, les chercheurs du KAIST ont pu charger une batterie de 5 à 70 % en seulement 12 minutes. Cela correspond à une autonomie d'environ 800 kilomètres. Les performances sont restées stables pendant plus de 350 cycles de charge. Dans une version plus puissante, une charge de 80 % a été obtenue en 17 minutes. Le professeur Hee Tak Kim souligne dans la publication : "Cela ouvre la voie à une large adoption des véhicules électriques"

Comparaison avec les voitures électriques actuelles

Les modèles de production actuels tels que la Tesla Model 3 et la Hyundai Ioniq 6 supportent des capacités de charge rapide comprises entre 200 et 250 kW dans les stations HPC (high power charger) modernes. En pratique, ils atteignent des temps de charge d'environ 20 à 30 minutes pour une charge de 10 à 80 %. Les autonomies comprises entre 400 et 600 kilomètres (250 - 370 miles) sont actuellement la norme, en fonction des variantes de batteries et des conditions de conduite.

800 kilomètres en 12 minutes

Les valeurs obtenues en laboratoire pour les batteries lithium-métal dépassent largement ces chiffres : Une autonomie de 800 kilomètres avec un temps de charge de 12 minutes correspondrait à une puissance de charge effective de plus de 400 kW. Les voitures électriques se rapprocheraient ainsi pour la première fois du temps de ravitaillement des véhicules à essence ou diesel.

Avantages pour la mobilité électrique

Les densités d'énergie élevées des batteries lithium-métal pourraient permettre de réduire le poids des batteries des véhicules ou d'augmenter l'autonomie à poids égal. Pour les utilisateurs finaux, cela signifie à la fois des temps de charge plus courts et une autonomie comparable à celle des véhicules conventionnels, ce qui permet de surmonter un obstacle majeur à l'utilisation quotidienne des voitures électriques.

Des obstacles sur la voie de la production en série

Malgré les résultats impressionnants obtenus en laboratoire, il reste des défis à relever. La sécurité des anodes en lithium métal doit être garantie dans des conditions réelles, et la production industrielle d'électrolytes spéciaux peut s'avérer coûteuse. Il reste également à voir comment les batteries se comporteront lors d'essais à long terme avec des nombres de cycles plus élevés. Ce n'est qu'après avoir répondu à ces questions que les constructeurs automobiles pourront utiliser cette technologie à grande échelle.

Perspectives

Les résultats, présentés dans Nature Energymarquent une étape importante vers des voitures électriques plus puissantes. Si la technologie peut être transférée en toute sécurité et de manière économique à la production en série, cela pourrait changer fondamentalement la mobilité électrique dans les années à venir.