Par A'ndrea Elyse Messer, 18 janvier 2021
UNIVERSITY PARK, Pennsylvanie - L'anxiété liée à l'autonomie, la peur de manquer d'énergie avant de pouvoir recharger un véhicule électrique, pourrait appartenir au passé, selon une équipe d'ingénieurs de Penn State qui étudient les batteries au lithium fer phosphate qui ont une autonomie de 250 miles avec la possibilité de recharger en 10 minutes.
"Nous avons développé une batterie assez intelligente pour les véhicules électriques grand public avec la parité des coûts avec les véhicules à moteur à combustion", a déclaré Chao-Yang Wang, titulaire de la chaire de génie mécanique William E. Diefenderfer, professeur de génie chimique et professeur de science et génie des matériaux, et directeur du Electrochemical Engine Center à Penn State. "Il n'y a plus d'anxiété d'autonomie et cette batterie est abordable."
Les chercheurs disent également que la batterie devrait être bonne pour 2 millions de miles au cours de sa durée de vie.
Ils rapportent aujourd'hui (18 janvier) dans Nature Energy que la clé d'une recharge longue durée et rapide est la capacité de la batterie à chauffer rapidement jusqu'à 140 degrés Fahrenheit, pour la charge et la décharge, puis à refroidir lorsque la batterie ne fonctionne pas.
"La charge très rapide nous permet de réduire la taille de la batterie sans encourir d'anxiété d'autonomie", a déclaré Wang.
La batterie utilise une approche d'auto-échauffement précédemment développée au centre de Wang. La batterie auto-chauffante utilise une fine feuille de nickel avec une extrémité attachée à la borne négative et l'autre s'étendant à l'extérieur de la cellule pour créer une troisième borne. Une fois que les électrons circulent, ils chauffent rapidement la feuille de nickel par chauffage par résistance et réchauffent l'intérieur de la batterie. Une fois que la température interne de la batterie est de 140 degrés F, l'interrupteur s'ouvre et la batterie est prête pour une charge ou une décharge rapide.
L'équipe de Wang a modélisé cette batterie en utilisant des technologies existantes et des approches innovantes. Ils suggèrent qu'en utilisant cette méthode d'auto-échauffement, ils peuvent utiliser des matériaux peu coûteux pour la cathode et l'anode de la batterie et un électrolyte sûr à basse tension. La cathode est du phosphate de fer au lithium thermiquement stable, qui ne contient aucun des matériaux coûteux et critiques comme le cobalt. L'anode est en graphite à très grosses particules, un matériau sûr, léger et peu coûteux.
En raison de l'auto-échauffement, les chercheurs ont déclaré qu'ils n'avaient pas à s'inquiéter d'un dépôt inégal de lithium sur l'anode, ce qui peut provoquer des pics de lithium dangereux.
"Cette batterie a un poids, un volume et un coût réduits", a déclaré Wang. "Je suis très heureux que nous ayons enfin trouvé une batterie qui profitera au marché grand public grand public."
Selon Wang, ces batteries plus petites peuvent produire une grande quantité d'énergie lors du chauffage - 40 kilowattheures et 300 kilowatts de puissance. Un véhicule électrique équipé de cette batterie pourrait passer de zéro à 100 km/h en 3 secondes et roulerait comme une Porsche, a-t-il déclaré.
"C'est ainsi que nous allons changer l'environnement et ne pas contribuer uniquement aux voitures de luxe", a déclaré Wang. "Laissons tout le monde s'offrir des véhicules électriques."
Les autres chercheurs de Penn State travaillant sur ce projet étaient Xiao-Guang Yang, professeur assistant de recherche en génie mécanique, et Teng Liu, doctorant en génie mécanique.
L'Office of Energy Efficiency and Renewable Energy du Département américain de l'énergie et la William E Diefenderfer Endowment ont soutenu cette recherche.
Avec l'aimable autorisation de Penn State News &Research
Image sélectionnée :avec l'aimable autorisation de Zach Shahan
