L’avenir de la technologie lithium pour les voitures électriques

Comme le montre les ventes de voitures neuves en 2016, les véhicules électriques se développent et commence à entrainer un véritable engouement sur le marché. Au tournant du 20ème siècle, plus d’un quart de toutes les voitures aux États-Unis étaient électriques, mais la voiture électrique avait presque disparu dans les années 1920. Cette disparition s’explique en grande partie par la portée et la puissance insuffisantes des batteries de voitures électriques par rapport aux moteurs à essence et à l’influence de l’industrie pétrolière. De plus, les voitures électriques étaient nettement plus chères que leurs homologues à essence. Ces mêmes inconvénients sont toujours d’actualité aujourd’hui, même si la technologie de la batterie s’est considérablement améliorée au cours du siècle dernier. Beaucoup de recherche et de développement sont encore en cours pour développer l’autonomie et la puissance des batteries tout en s’assurant que les batteries soient le plus possible légères, compactes et abordables .

Alors quel direction va prendre ce développement des batteries et quels performances pourront t-elles atteindre dans l’avenir ?

Le développement des batteries lithium-ion

Les batteries au lithium-ion sont actuellement utilisées dans la majorité des véhicules électriques, et il est probable qu’ils resteront dominantes dans la prochaine décennie. Plusieurs fabricants, dont Tesla et Nissan, ont investi beaucoup dans cette technologie. Dans les batteries li-ion, les ions lithium chargés positivement se déplacent entre l’anode et la cathode dans l’électrolyte. Les LIBs peuvent subir de nombreux cycles charge / décharge – cela représente le nombre de fois où la batterie peut être rechargée tout en maintenant son efficacité – mais elles ont comme inconvénient majeure une faible densité d’énergie – la quantité d’énergie pouvant être stockée dans un volume unitaire. Les batteries lithium ont acquis une mauvaise réputation à cause de certains cas de surchauffe et de prise de feu. Cela a eu pour conséquence que les fabricants ont non seulement travaillé à les rendre plus stables et aussi à développer de nombreux mécanismes de sécurité pour limiter les dommages si une batterie devait prendre feu.

fonctionnement batterie lithium

Les LIBs présentent sur le marché aujourd’hui utilisent principalement des anodes en graphite ou en silicium et un électrolyte liquide. Une anode au lithium a été le Saint Graal pendant longtemps car elle peut stocker beaucoup d’énergie dans un petit espace (c’est-à-dire qu’elles permettent de contenir une plus forte densité d’énergie) et est très légère. Malheureusement, le lithium se réchauffe et se dilate pendant le chargement, ce qui provoque l’accumulation d’ions lithium filtrés sur la surface de la batterie. Ce phénomène produit des court-circuits à la batterie ce qui diminuent sa durée de vie globale. Les chercheurs de Stanford ont récemment avancé sur ces problèmes en formant une couche protectrice de nanotube de carbone sur l’anode au lithium qui permet de la préserve d’avantage.