Il a été démontré qu’un revêtement polymère innovant mis au point par des chercheurs du Lawrence Berkeley National Laboratory augmente la durée de vie de la batterie des voitures électriques jusqu’à 15 ans.

L’adoption mondiale des véhicules électriques (VE) sera essentielle pour décarboner le secteur des transports et atteindre les objectifs de zéro émission nette. Cependant, une limitation actuelle de la technologie est leur Autonomie insuffisante et la courte durée de vie de leurs batteries. Les scientifiques ont potentiellement développé une solution révolutionnaire à ces problèmes, en concevant un revêtement polymère appelé HOS-PFM qui améliore la puissance et la durée de vie des batteries des véhicules électriques.

Gao Liu, scientifique principal dans le domaine des technologies énergétiques du Berkeley Lab, a expliqué: « Cette avancée ouvre une nouvelle approche pour développer des batteries de véhicules électriques plus abordables et plus faciles à fabriquer. »

La recherche, ‘Formation de structures hiérarchiquement ordonnées dans les polymères conducteurs pour améliorer les performances des batteries lithium-ion», peut représenter une étape importante dans l’électromobilité.

La conception de la batterie de voiture électrique doit être avancée

La demande de voitures électriques augmente considérablement chaque année, car les principaux pays de l’espace automobile, tels que le Royaume-Uni et les États-Unis, ont interdit la vente de nouveaux véhicules à essence et diesel à partir de 2035.

Cependant, pour que les véhicules électriques soient pleinement adoptés par les automobilistes du monde entier, divers aspects de la technologie devront être améliorés, notamment l’infrastructure de recharge, les capacités d’autonomie et la durée de vie de la batterie des voitures électriques.

Actuellement, l’autonomie moyenne d’une voiture électrique est comprise entre 150 et 300 miles avec une charge complète, et l’espérance de vie moyenne est d’environ 15 à 20 ans. Ces capacités sont en deçà des voitures conventionnelles et devront être améliorées dans les années à venir pour conduire la transition vers les transports électrifiés.

Comment fonctionne le nouveau revêtement polymère?

Le revêtement polymère HOS-PFM fonctionne en conduisant simultanément des électrons et des ions, ce qui garantit la stabilité de la batterie de la voiture électrique et des taux de charge / décharge élevés tout en augmentant la durée de vie de la batterie.

HOS-PFM a également démontré son potentiel en tant qu’adhésif de batterie qui pourrait potentiellement augmenter la durée de vie de la batterie lithium-ion pendant dix à 15 ans.

L’équipe a montré les propriétés conductrices et adhésives exceptionnelles de HOS-PFM en recouvrant des électrodes en aluminium et en silicium avec le revêtement polymère, testant ainsi leurs performances sur une configuration de batterie lithium-ion.

L’aluminium et le silicium sont des matériaux d’électrodes de batterie lithium-ion prometteurs en raison de leur capacité de stockage d’énergie élevée, de leur abondance, de leur légèreté et de leur faible coût. Cependant, ces matériaux se décomposent après plusieurs cycles de charge/décharge.

L’expérience de l’équipe a montré que HOS-PFM empêche la dégradation des électrodes à base de silicium et d’aluminium pendant le cycle de la batterie. Simultanément, le revêtement a produit une capacité de batterie élevée de plus de 300 cycles, ce qui est comparable aux performances des électrodes de pointe actuelles.

Liu a conclu : « Les résultats sont impressionnants car les cellules lithium-ion à base de silicium durent généralement un nombre limité de cycles de charge/décharge et de durée de vie calendaire.

« Le revêtement HOS-PFM pourrait permettre l’utilisation d’électrodes contenant jusqu’à 80 % de silicium. Une telle teneur élevée en silicium pourrait augmenter la densité énergétique des batteries lithium-ion d’au moins 30%.

« Parce que le silicium est moins cher que le graphite, le matériau standard pour les électrodes aujourd’hui, des batteries moins chères pourraient augmenter considérablement la disponibilité des véhicules électriques d’entrée de gamme. »