Cette nouvelle manière de recharger les voitures électriques pourrait doubler la durée de vie des batteries

Les batteries lithium-ion, vous les connaissez certainement, sont présentes partout, de nos voitures électriques à nos smartphones. Elles sont aujourd’hui performantes, mais leur capacité diminue progressivement au fil des cycles de charge. Vous l’avez sans doute déjà remarqué sur votre smartphone, peut-être pas encore sur votre voiture électrique, sauf si vous possédez un ancien modèle, comme une Renault Zoé ou les premières Tesla Model S.

Les meilleures batteries actuellement utilisent des électrodes en NMC532 (c’est-à-dire composées de 50 % de nickel, 30 % de manganèse et 20 % de cobalt) et en graphite. Elles ont une durée de « vie », c’est-à-dire qu’elles possèdent encore une capacité satisfaisante (l’étude estime qu’il s’agit d’une capacité de 80 %), de huit ans en moyenne.

Pour recharger rapidement, on les charge généralement en courant continu (à l’inverse du courant alternatif, qui est disponible dans nos maisons, par exemple), mais est-ce vraiment la méthode la plus optimale sur le long terme ?

Moins de détériorations avec une charge par courant pulsé

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Une nouvelle étude du Helmholtz-Zentrum Berlin répond par la négative. Cette analyse, publiée dans la revue Advanced Energy Materials, met en avant l’effet du protocole de charge sur la durée de vie de la batterie.

Une partie des tests a été réalisée à l’Université d’Aalborg. Les batteries ont été chargées soit de manière classique, en courant continu donc, mais aussi avec un nouveau protocole de charge par courant pulsé. Les analyses ont révélé des différences nettes après plusieurs cycles de charge : dans les échantillons de batteries rechargées via courant continu, l’interface électrolyte solide de l’anode était significativement plus épaisse, ce qui nuit à la capacité.

Les chercheurs ont également constaté davantage de fissures dans la structure des électrodes NMC532 et graphite, contribuant également à la perte de capacité. En revanche, la charge par courant pulsé a conduit à une interface électrolyte solide de l’anode plus mince et à moins de modifications structurelles dans les matériaux des électrodes.

« La charge par courant pulsé favorise la distribution homogène des ions lithium dans le graphite, réduisant ainsi le stress mécanique et la fissuration des particules de graphite. Cela améliore la stabilité structurelle de l’anode en graphite », précise l’un des chercheurs.

Des recharges toujours rapides mais moins destructrices

Mais dans les faits, qu’en est-il ? Quelle est la valeur ajoutée pour l’utilisateur ? La recharge via ce nouveau protocole permet de réduire les effets du vieillissement sur les batteries, c’est-à-dire qu’il endommage moins les cellules lors des phases de recharge rapides.

L’étude met en avant que cela pourrait « doubler la durée de vie de la batterie », c’est-à-dire qu’elles pourraient se recharger rapidement, avec moins de perte de capacité, et rester au-dessus des 80 % de capacité pendant plus de 15 ans. De quoi sans doute rassurer certains potentiels acheteurs à l’idée de passer le pas de l’électrique sans avoir besoin de changer de voiture régulièrement à cause de la batterie et des coûts que cela représente.

Car, rappelons-le, changer une batterie complète d’une voiture électrique peut occasionner, actuellement, une facture à cinq chiffres.