L’équipe d’ingénieurs de Cornell a mis au point une nouvelle batterie au lithium qui se charge en seulement cinq minutes, plus rapidement que toutes les autres batteries actuellement sur le marché, tout en maintenant des performances stables sur de longs cycles de charge et de décharge.
Cette découverte révolutionnaire pourrait atténuer l' »anxiété d’autonomie » chez les conducteurs qui craignent que les véhicules électriques ne puissent pas parcourir de longues distances sans devoir recharger pendant de longues périodes.
« L’anxiété d’autonomie est un obstacle majeur à l’électrification des transports, plus que tout autre problème, comme le coût et les capacités des batteries, et nous avons identifié un moyen de l’éliminer grâce à une conception rationnelle des électrodes », a déclaré Lynden Archer, professeur de génie chimique et biomoléculaire à Cornell Engineering, qui a supervisé le projet. « Si vous pouvez charger la batterie d’un véhicule électrique en cinq minutes, vous n’avez pas besoin d’une batterie suffisamment grande pour une autonomie de 300 miles. Vous pouvez vous contenter de moins, ce qui peut réduire les coûts des véhicules électriques et favoriser une adoption plus large. »
L’article de l’équipe, intitulé « Charge Rapide, Durée de Vie à Haute Capacité dans les Batteries au Lithium », a été publié le 16 janvier dans la revue Joule. L’auteur principal est Shuo Jin, doctorant en génie chimique et biomoléculaire.
Les batteries lithium-ion sont l’un des moyens les plus populaires pour alimenter les véhicules électriques et les smartphones. Elles sont légères, fiables et relativement économes en énergie. Cependant, elles ont souvent des temps de charge de plusieurs heures et ne peuvent pas supporter de fortes intensités de courant.
« Notre objectif était de créer des designs d’électrodes de batterie qui se chargent et se déchargent en fonction des routines quotidiennes », a déclaré Jin. « En pratique, nous voulons que nos appareils électroniques se chargent rapidement et fonctionnent pendant longtemps. Pour y parvenir, nous avons identifié l’indium comme un matériau d’anode unique qui peut être combiné efficacement avec divers matériaux de cathode pour créer une batterie qui se charge rapidement et se décharge lentement. »
Auparavant, le laboratoire d’Archer se concentrait sur la conception de batteries en étudiant comment les ions se déplacent dans les électrolytes et cristallisent sur les interfaces des anodes métalliques, puis en utilisant ces connaissances pour manipuler la morphologie des électrodes pour un stockage sûr à long terme.
Pour la nouvelle batterie au lithium, les chercheurs ont adopté une approche différente et se sont concentrés sur la cinétique des réactions électrochimiques, en utilisant le concept de génie chimique connu sous le nom de « nombre de Damköhler ». Il s’agit essentiellement d’une mesure de la vitesse à laquelle les réactions chimiques se produisent par rapport à la vitesse de transport des matériaux vers le site de réaction.
L’identification de matériaux d’électrode présentant déjà des vitesses de transport rapides à l’état solide, et donc de faibles nombres de Damköhler, a permis aux chercheurs de découvrir que l’indium était un matériau extrêmement prometteur pour les batteries à charge rapide. L’indium est un métal mou principalement utilisé dans l’électronique et les semi-conducteurs.
Principales conclusions :
1. L’équipe d’ingénieurs de Cornell a développé une nouvelle batterie au lithium qui peut se charger en seulement cinq minutes.
2. La batterie maintient des performances stables sur de longs cycles de charge et de décharge.
3. Cette découverte pourrait atténuer l' »anxiété d’autonomie » dans les véhicules électriques.
4. L’élimination de l’anxiété d’autonomie permettrait une adoption plus large des véhicules électriques et réduirait les coûts.
5. L’article de l’équipe a été publié dans la revue Joule, détaillant la charge rapide et la durée de vie à haute capacité des batteries au lithium.
6. L’auteur principal de l’article est Shuo Jin, doctorant en génie chimique et biomoléculaire.
7. Les batteries lithium-ion sont populaires dans les véhicules électriques et les smartphones, mais présentent des limitations telles que des temps de charge longs et une capacité de courant élevée.
8. La conception des électrodes de la batterie a été axée sur la charge et la décharge conformément aux routines quotidiennes.
9. Un matériau d’anode à base d’indium a été combiné à divers matériaux de cathode pour créer une batterie qui se charge rapidement et se décharge lentement.
10. Le laboratoire d’Archer s’est précédemment concentré sur la conception de batteries en étudiant le mouvement des ions et la manipulation de la morphologie des électrodes.
11. Pour la nouvelle batterie au lithium, l’accent a été mis sur la cinétique des réactions électrochimiques en utilisant le concept de « nombre de Damköhler » comme mesure de la vitesse de réaction.
12. L’utilisation de matériaux d’électrode à vitesse de transport rapide a conduit à la découverte de l’indium comme matériau prometteur pour les batteries à charge rapide.
Définitions des termes et du jargon :
1. Autonomie – se réfère à la capacité d’un véhicule électrique à parcourir une certaine distance sans avoir besoin d’être rechargé.
2. Lithium-ion – un type de batterie dans lequel le lithium et d’autres ions métalliques sont utilisés comme transporteurs de charge.
3. Électrolyte – une substance qui conduit le courant électrique à travers une batterie.
4. Anode – l’électrode où se produit l’oxydation lors du processus de charge de la batterie.
5. Cathode – l’électrode où se produit la réduction lors du processus de charge de la batterie.
6. Cinétique des réactions – domaine de la chimie qui étudie la vitesse des réactions chimiques.
7. Morrissey rebel tour – aucun terme ou domaine de compétence lié à cette expression.
Liens connexes suggérés :
– engineering.cornell.edu – Page d’accueil de Cornell Engineering.
– cell.com/joule – Page d’accueil de la revue Joule où l’article a été publié.
The source of the article is from the blog elblog.pl