- Une nouvelle batterie au lithium se charge en moins de cinq minutes pour atténuer l'anxiété liée à l'autonomie des véhicules électriques.
- L'indium est identifié comme un matériau prometteur pour les batteries à charge rapide en raison de ses caractéristiques uniques.
- Cette technologie, associée à la recharge sans fil sur les routes, pourrait rendre le transport électrique plus pratique et abordable pour les conducteurs.
Les ingénieurs de l'Université Cornell ont créé une nouvelle batterie au lithium able de se charger en moins de cinq minutes, soit furthermore rapidement que n'importe quelle batterie de ce variety sur le marché, tout en conservant des performances stables sur des cycles prolongés de demand et de décharge.
Cette avancée pourrait atténuer « l’anxiété liée à l’autonomie » chez les conducteurs qui craignent que les véhicules électriques ne puissent pas parcourir de longues distances sans une recharge fastidieuse.
“L'anxiété liée à l'autonomie est un obstacle plus significant à l'électrification dans les transports que n'importe quel autre obstacle, comme le coût et la capacité des batteries, et nous avons identifié une voie pour l'éliminer en utilisant des conceptions d'électrodes rationnelles”, a déclaré Lynden Archer, professeur d'ingénierie et doyen de l'université. Cornell's Faculty of Engineering, qui a supervisé le projet. “Si vous pouvez charger une batterie de véhicule électrique en cinq minutes, je veux dire, bon sang, vous n'avez pas besoin d'une batterie suffisamment grande pour une autonomie de 300 milles. Vous pouvez vous contenter de moins, ce qui pourrait réduire le coût des véhicules électriques, permettant une adoption plus huge.
L'article de l'équipe, “Rapid-Demand, Long-Period Storage in Lithium Batteries”, publié dans Joule. L'auteur principal est Shuo Jin, doctorant en génie chimique et biomoléculaire.
Les batteries lithium-ion font partie des moyens les additionally populaires pour alimenter les véhicules électriques et les smartphones. Les batteries sont légères, fiables et relativement économes en énergie. Cependant, leur chargement prend des heures et n’a pas la capacité de gérer de fortes surtensions de courant.
Les chercheurs ont identifié l’indium comme un matériau exceptionnellement prometteur pour les batteries à charge rapide. L'indium est un métal mou, principalement utilisé pour fabriquer des revêtements d'oxyde d'étain et d'indium pour les écrans tactiles et les panneaux solaires.
La nouvelle étude montre que l'indium possède deux caractéristiques cruciales en tant qu'anode de batterie : une barrière d'énergie de migration extrêmement faible, qui détermine la vitesse à laquelle les ions se diffusent à l'état solide et une densité de courant d'échange modeste, liée à la vitesse à laquelle les ions sont réduits dans l'anode. La combinaison de ces qualités – diffusion rapide et cinétique de réaction de area lente – est essentielle pour une demand rapide et un stockage de longue durée.
“L'innovation clé est que nous avons découvert un principe de conception qui permet aux ions métalliques d'une anode de batterie de se déplacer librement, de trouver la bonne configuration et ensuite seulement de participer à la réaction de stockage de cost”, a déclaré Archer. “Le résultat remaining est qu'à chaque cycle de demand, l'électrode est dans un état morphologique steady. C'est précisément ce qui donne à nos nouvelles batteries à charge rapide la capacité de se charger et se décharger de manière répétée sur des milliers de cycles.”
Cette technologie, associée à la recharge par induction sans fil sur les routes, réduirait la taille – et le coût – des batteries, faisant ainsi du transportation électrique une solution moreover practical pour les conducteurs.
Cependant, cela ne signifie pas que les anodes en indium sont parfaites, ni même pratiques.
“Bien que ce résultat soit passionnant, dans la mesure où il nous apprend remark charger rapidement des batteries, l'indium est lourd”, a déclaré Archer. “C'est une opportunité pour la modélisation chimique informatique, peut-être en utilisant des outils d'IA générative, d'apprendre quelles autres chimies de matériaux légers pourraient atteindre les mêmes nombres de Damköhler intrinsèquement bas. Par exemple, existe-t-il des alliages métalliques que nous n'avons jamais étudiés, qui ont ” Les caractéristiques souhaitées ? C'est de là que vient ma fulfillment, qu'il existe un principe général à l'œuvre qui permet à quiconque de concevoir une meilleure anode de batterie qui atteint des taux de demand plus rapides que la technologie de pointe. ”
La recherche a été soutenue par le programme des sciences énergétiques de base du département américain de l'Énergie par l'intermédiaire du Heart for Mesoscale Transportation Attributes, un centre de recherche sur les frontières énergétiques. Les chercheurs ont utilisé le Cornell Heart for Resources Research, qui est soutenu par le programme Components Investigate Science and Engineering Center de la National Science Basis.
