La durée de vie de la batterie pourrait être d'environ 20 000 cycles ou 8 millions de kilomètres
Prospectif : Les chercheurs ont réalisé une percée en prolongeant la durée de vie des batteries de véhicules électriques en adoptant une conception d’électrode monocristalline. Cette innovation a non seulement le potentiel d’augmenter considérablement la longévité et l’autonomie des véhicules électriques, mais ouvre également la voie à une intégration plus transparente des sources d’énergie renouvelables dans les réseaux électriques.
L'étude, financée par Tesla Canada et le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, a été dirigée par le professeur Jeff Dahn de l'Université Dalhousie à Halifax et une équipe de chercheurs. Leur batterie innovante a démontré une durabilité exceptionnelle, durant plus de 20 000 cycles de charge-décharge avant d’atteindre le seuil de capacité standard de 80 %.
Pour mettre cela en perspective, cela équivaut à alimenter un véhicule électrique sur une distance extraordinaire de 8 millions de kilomètres.
La recherche visait à comprendre comment les dommages internes et la fatigue s'accumulent dans les batteries au fil du temps et à concevoir des méthodes pour prévenir ces problèmes, a expliqué le Dr Toby Bond, scientifique principal à la Source de lumière canadienne. À l’aide de la technologie avancée de lumière synchrotron de l’Université de la Saskatchewan, l’équipe a effectué des analyses détaillées des structures internes de la batterie.
La nouvelle batterie à électrodes monocristallines a été comparée à une batterie lithium-ion conventionnelle, qui dure généralement environ 2 400 cycles avant d'atteindre la barre des 80 % de capacité. Grâce à la lumière synchrotron ultra-lumineuse du CLS, les chercheurs ont pu étudier les structures internes des deux types de batteries sans les démonter, garantissant ainsi le maintien de l'intégrité des cellules à cycle long.
Les résultats ont été frappants. Alors que les batteries conventionnelles présentaient d’importantes fissures microscopiques dans le matériau de leur électrode après des charges et décharges répétées, la batterie à électrode monocristalline ne présentait pratiquement aucun signe de dégradation. « Sur nos images, cela ressemblait beaucoup à une toute nouvelle cellule », a déclaré le Dr Toby Bond. « Nous ne pouvions presque pas faire la différence. »
La clé de cette durabilité réside dans la structure des particules de l’électrode. Les batteries traditionnelles utilisent des électrodes composées de minuscules particules constituées de plus petits amas de cristaux. En revanche, l’électrode monocristalline est un cristal unique continu, ce qui la rend beaucoup plus résistante aux contraintes et contraintes mécaniques. Bond a comparé la différence à celle entre une boule de neige et un glaçon – ce dernier étant beaucoup plus difficile à écraser.
Cette percée a des implications considérables pour l’industrie des véhicules électriques et au-delà. La réglementation américaine actuelle exige que les batteries des véhicules électriques conservent au moins 80 % de leur capacité de charge d'origine après huit ans de fonctionnement. Cependant, les experts de l'industrie font pression pour des batteries qui durent des décennies, permettant des « applications de seconde vie » telles que le stockage d'énergie à l'échelle du réseau pour les sources renouvelables comme l'énergie éolienne et solaire.
La durée de vie prolongée de ces nouvelles batteries pourrait dépasser celle des autres composants des véhicules électriques, ce qui représenterait une étape importante dans la technologie des véhicules électriques. « Nous avons vraiment besoin que ces véhicules durent le plus longtemps possible, car plus vous les conduisez longtemps, plus l'amélioration de l'empreinte carbone est importante », a expliqué Bond.
L’équipe de recherche rapporte que ces batteries avancées sont déjà en production commerciale et que leur adoption devrait croître considérablement dans les années à venir. « Je pense qu'un travail comme celui-ci contribue simplement à souligner leur fiabilité et devrait aider les entreprises qui fabriquent et utilisent ces batteries à planifier à long terme », a déclaré Bond.
