Un chercheur de Tesla démontre une batterie de 100 ans et 4 millions de milles

L'une des plus grandes préoccupations concernant les véhicules électriques est que les batteries devront être remplacées après quelques années, à grands frais. Après tout, la batterie de votre smartphone a probablement connu des jours meilleurs en aussi peu que trois ans. Mais un chercheur de Tesla s'apprête à concrétiser cette idée une fois pour toutes, après avoir démontré des batteries qui pourraient potentiellement survivre à la plupart des êtres humains.

Les passionnés de Tesla ont probablement déjà entendu parler de Jeff Dahn. Il est professeur à l'Université Dalhousie et partenaire de recherche de Tesla depuis 2016. Son objectif a été d'augmenter la densité d'énergie et la durée de vie des batteries lithium-ion, ainsi que de réduire leur coût. Dahn semble avoir atteint la charge mère avec des collègues de son équipe de recherche. Dans un article publié dans le Journal of the Electrochemical Society, le groupe affirme avoir créé une conception de batterie qui pourrait durer 100 ans dans de bonnes conditions.

L'article de Dahn compare les cellules basées sur la chimie Li[Ni0.5Mn0.3Co0.2]O2 ("NMC 532") à LiFePO4. Ce dernier est la chimie «Lithium Iron Phosphate» (alias LFP) que Tesla utilise actuellement dans les voitures de modèle 3 standard de fabrication chinoise importées en Europe. La chimie LFP a une densité d'énergie inférieure à celle des alternatives lithium-ion plus répandues, mais elle est également moins chère, plus durable et prétendument plus sûre. Le LFP peut durer jusqu'à 12,000 532 cycles de charge-décharge, donc le battre à cet égard n'est pas une mince affaire. Les cellules NMC 2,000 de Dahn n'ont montré aucune perte de capacité après près de 100 XNUMX cycles. Le document extrapole cela pour impliquer une durée de vie de XNUMX ans (ils n'ont évidemment pas testé la batterie aussi longtemps).

Dahn a également présenté un discours liminaire en mars lors du séminaire international sur les batteries à Orlando, en Floride, où il parlé d'une "batterie de 4 millions de miles". Cela comprenait certaines des conclusions du document, avant sa publication ce mois-ci. Dahn avait précédemment promis la "batterie d'un million de miles", et teste des cellules basées sur sa chimie ajustée depuis octobre 2017. Apparemment, elles se sont bien développées et après 4.5 ans de cycle continu à température ambiante, elles n'ont vu que 5 % de dégradation. Cela signifierait qu'ils pourraient alimenter un véhicule électrique sur 4 millions de kilomètres avant de devoir être remplacés.

Une partie des raisons de la longévité est le passage des cathodes polycristallines aux cathodes monocristallines, qui ne se décomposent pas aussi rapidement pendant le cycle de charge-décharge. La chimie NMC 532 Dahn utilise des contrastes avec la chimie NMC 811 actuellement employée par LG Chem, qui a huit parties de nickel dans ses cathodes pour chaque partie de manganèse et de cobalt. L'année dernière, le Tesla Model Y est passé du NMC 811 aux cellules chimiques NCMA de LG Chem, alias "haute teneur en nickel". Ceux-ci sont chers par rapport au LFP ou au NMC 811, mais offrent la densité la plus élevée pour la plus longue portée. La chimie NCMA utilise du nickel, du cobalt, du manganèse et de l'aluminium pour ses cathodes, mais la majorité est du nickel (89%).

La chimie NMC 532 que Dahn a testée promet un autre bond en avant dans la technologie des batteries. Cependant, les voitures n'ont pas besoin de durer 100 ans, et elles n'ont pas non plus besoin de parcourir 4 millions de miles. Étant donné que l'âge moyen des véhicules aux USA est de 12 ans faisant 14,000 168,000 miles par an, la distance moyenne à vie parcourue par une voiture américaine est de 4 XNUMX miles, et en Europe, c'est beaucoup moins. Ainsi, en réalité, les batteries d'une durabilité de XNUMX millions de kilomètres permettront des applications telles que le véhicule au réseau, ce qui augmentera le taux de cycle de charge-décharge. Mais ils sont plus susceptibles d'être les plus utiles pour le stockage d'énergie statique dans les maisons et pour la capacité tampon du réseau à partir d'un approvisionnement renouvelable intermittent.

Les passionnés d'hydrogène affirment souvent que les batteries ne sont qu'un palliatif jusqu'à ce que les véhicules électriques à pile à combustible et les systèmes de stockage d'hydrogène se généralisent. Mais avec tous les développements en cours dans la technologie des batteries, l'hydrogène sera probablement trop peu, trop tard lorsqu'il arrivera en volume pour le transport. Des technologies comme celles sur lesquelles Dahn travaille, aux côtés les développements lithium-soufre comme celui de Theion ainsi que technologie de charge ultra-rapide telle que StoreDot, signifiera qu'en quelques années les batteries auront résolu tous les problèmes qui leur étaient posés.