La prochaine génération de batteries pour véhicules électriques, avec une moreover grande autonomie et une sécurité améliorée, pourrait émerger sous la forme de la technologie à semi-conducteurs au lithium métal.



Mais des concerns clés sur cette alimentation électrique prometteuse doivent être résolues avant qu’elle ne puisse passer du laboratoire aux installations de fabrication, selon des chercheurs de l’Université du Michigan. Et avec les efforts pour amener les véhicules électriques à une additionally grande partie de la population, disent-ils, ces queries doivent répondre rapidement.

Jeff Sakamoto et Neil Dasgupta, professeurs agrégés U-M de génie mécanique, ont été des chercheurs de leading strategy sur les batteries au lithium métal, à semi-conducteurs au cours de la dernière décennie. Dans un write-up en viewpoint de la revue Joule, Sakamoto et Dasgupta exposent les principales thoughts auxquelles la technologie est confrontée. Pour développer les questions, ils ont travaillé en étroite collaboration avec des leaders de l’industrie car.



Les grands constructeurs cars se lancent dans les véhicules électriques cette année, et de nombreux annonceurs prévoient d’éliminer progressivement les voitures à moteur à combustion interne dans les années à venir. Les batteries au lithium-ion ont permis les premiers véhicules électriques et elles restent l’alimentation la plus courante pour les derniers modèles sortant des chaînes de montage.

Ces batteries lithium-ion approchent de leurs performances maximales en termes d’autonomie EV sur une seule demand. Et ils viennent avec la nécessité d’un système de gestion de batterie lourd et encombrant – sans lequel il y a un risque d’incendie à bord. En utilisant du lithium métal pour l’anode de la batterie avec une céramique pour l’électrolyte, les chercheurs ont démontré le potentiel de doubler la plage EV pour une batterie de même taille tout en réduisant considérablement le risque d’incendies.

« D’énormes progrès ont été réalisés dans l’avancement des batteries au lithium métal solide au cours de la dernière décennie », a déclaré Sakamoto. « Cependant, plusieurs défis restent sur la voie de la commercialisation de la technologie, en particulier pour les véhicules électriques. »

Les issues auxquelles il faut répondre pour tirer parti de ce potentiel sont les suivantes:

Comment pouvons-nous produire des céramiques, qui sont cassantes, dans les feuilles massives et fines comme du papier que les batteries au lithium métal ont besoin ?

L’utilisation de la céramique par les batteries au lithium métal, qui nécessitent de l’énergie pour les chauffer à furthermore de 2000 degrés Fahrenheit lors de la fabrication, compense-t-elle leurs avantages environnementaux dans les véhicules électriques ?

Les céramiques et le procédé de fabrication peuvent-ils être adaptés pour tenir compte des défauts, tels que la fissuration, d’une manière qui n’oblige pas les fabricants de batteries et les constructeurs vehicles à réorganiser radicalement leurs opérations ?

Une batterie à semi-conducteurs au lithium métal ne nécessiterait pas le système de gestion de batterie lourd et encombrant dont les batteries lithium-ion ont besoin pour maintenir la durabilité et réduire le risque d’incendie. Remark la réduction de la masse et du quantity du système de gestion de la batterie – ou son retrait total – affectera-t-elle les performances et la durabilité d’une batterie à semi-conducteurs ?

Le lithium métal doit être en make contact with frequent avec l’électrolyte céramique, ce qui signifie que du matériel supplémentaire est nécessaire pour appliquer une pression afin de maintenir le speak to. Que signifiera le matériel supplémentaire pour les performances de la batterie ?

Sakamoto, qui a sa propre begin-up spécialisée dans les batteries à semi-conducteurs au lithium métal, dit que la technologie connaît un minute en ce minute. Mais l’enthousiasme qui anime le moment, dit-il, ne doit pas prendre de l’avance.