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Batteries pour voitures électriques

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Batteries pour voitures électriques

Batteries pour voitures électriques 2

Quelle est la cellule parfaite ?

Le principe du stockage électrochimique du courant est connu depuis plus de 200 ans La recherche du type parfait de cellule de batterie a pris presque autant de temps Qu’y a-t-il derrière, quand le grand saut ?Johann Wilhelm Ritter l’aurait vu de cette façon, car le pharmacien et physicien né en Silésie est mort à Munich en 1810 à l’âge de 33 ans seulement, Une batterie rechargeable stocke chimiquement l’énergie électrique et la restitue sous forme d’énergie électrique Chaque fois qu’elle est convertie, une partie de l’énergie fournie tombe en chemin, de même que les lois de la thermodynamique La fonction des batteries est basée sur l’électronégativité des métaux, pour le dire simplement : Les atomes de lithium, le plus électronégatif de tous les métaux, et l’hydrogène et l’hélium, l’élément atomique le plus léger du tableau périodique, sont les mieux adaptés à cet usage ; les atomes de lithium aiment particulièrement renoncer à un de leurs trois électrons chacun, ce qui fait du lithium une matière première populaire pour les batteries rechargeables : Bien que le lithium ne soit pas rare sur terre, il est présent à une concentration si faible qu’une production économique n’est possible que dans quelques endroits Néanmoins, une grande partie de la recherche sur les batteries se concentre sur les batteries rechargeables au lithium-ion Les atomes de lithium déchargent leurs électrons en excès à l’anode pendant la décharge Les électrons traversent les conducteurs et consommateurs vers l’électrode positive, la cathode Le processus inverse se déroule pendant la charge Les ions lithium nouvellement chargés transportent ensuite à nouveau les électrons à travers électrolyte et couche séparatrice à l’anode En réalité, tout est légèrement plus complexe, La première batterie lithium-ion a déjà fait l’objet de recherches et de développements à Munich au début des années 1970, mais ce n’est pas seulement la diffusion de l’électronique grand public et de la téléphonie mobile gourmande en énergie à partir du milieu des années 1980 qui a amené la batterie lithium-ion dans la discussion et dans la voiture électrique, un problème permanent de toute technologie de batterie étant la densité énergétique, La densité énergétique décrit le rapport entre la masse et le contenu énergétique d’un vecteur d’énergie et est mesurée en mégajoules par kilogramme (MJkg) ; il semble que le développement des batteries ait peu progressé ces dernières années : Alors qu’un kilogramme de diesel (simplifié par un litre de carburant plus le poids proportionnel du réservoir et du système de carburant) peut couvrir une distance de 20 kilomètres avec une voiture moderne économique, un kilogramme de batterie lithium-polymère peut être suffisant pour couvrir une distance d’un kilomètre Les experts estiment que les batteries lithium-ion ou lithium-polymère peuvent encore augmenter cette distance, Un effet qui s’applique aux batteries au lithium-polymère ainsi qu’à la batterie de démarrage au plomb-acide fatiguée dans la vieille mini-fourgonnette diesel de la voiture lithium-polymère voisine sont les batteries lithium-ion dans lesquelles l’électrolyte liquide est remplacé par du gel polymère L’avantage : Les batteries peuvent être construites dans presque n’importe quelle forme Et elles ont une densité d’énergie plus élevée que les cellules Li-Io Mais elles nécessitent une gestion complexe de la charge et de la température car elles s’enflamment facilement Un problème avec lequel Samsung et Tesla ont déjà acquis une expérience non intentionnelle
Un autre inconvénient du fonctionnement électrique à batterie, par contre, est littéralement moins important pour les véhicules, mais il l’est pour les avions : Alors que le combustible liquide brûle et décolle à l’état gazeux, ce qui allège la voiture ou l’avion, la batterie reste toujours du même poids, ce qui n’est pas différent avec les batteries pleines Les chercheurs attendent d’autres avantages de cette technologie, même si la chimie des cellules est la même, La production est toujours aussi complexe et coûteuse Les matières premières coûteuses et problématiques que sont le lithium et le cobalt sont également nécessaires, bien que des recherches soient en cours sur d’autres métaux pour l’extraction des ions En outre, certains problèmes restent à résoudre, tels que l’adhésion des différentes couches et la faible surface active entre électrodes et électrolyte Malgré cela, les constructeurs automobiles mettent de grands espoirs dans la série sur les solides ? Cela s’applique encore plus aux batteries d’accumulateurs d’énergie de grande capacité, par exemple comme batteries tampons pour éoliennes Les pompes transportent l’électrolyte liquide au-delà de l’anode et de la cathode Les électrodes sont séparées par une membrane perméable aux ions Une application mobile innovante est revendiquée par NanoFlowcell Le liquide électrolyte s’évapore, Un filtre retient les sels dissous Si l’alimentation est épuisée, le liquide est rechargé NanoFlowcell a déjà produit des prototypes, mais la preuve d’une fonction durable n’a pas encore été fournie La cellule parfaite n’a apparemment pas encore été découverte La recherche continue, 208 ans après Johann Wilhelm Ritter