Batteries de 4 millions de miles

BATTERIES DE 4 MILLIONS DE MILES : UNE AUTRE SURPRISE EN RÉSERVE LES VÉHICULES ÉLECTRIQUES EN RENFORT DU RÉSEAU

Les progrès considérables des batteries lithium-ion à durée de vie ultra-longue sont une grande nouvelle pour les systèmes de recharge bidirectionnelle, qui permettent aux véhicules électriques de stocker de l’énergie d’origine solaire ou éolienne dans leurs batteries, puis de la renvoyer au réseau à la demande.

Une équipe de chercheurs de l’Université Dalhousie, dirigée par Jeff Dahn, spécialiste des batteries de renommée mondiale et titulaire de la Chaire de recherche industrielle CRSNG-Tesla Canada, a mis au point et à l’épreuve des batteries à durée de vie ultra-longue bonnes pour quatre millions de miles (près de six millions de kilomètres). L’expression « million de miles » fait écho à l’article en libre accès de Jeff Dahn paru en 2019 dans le Journal of the Electrochemical Society (JES), qui concluait que « les cellules de ce type devraient pouvoir alimenter un véhicule électrique sur plus de 1,6 million de kilomètres (1 million de miles) et durer au moins deux décennies dans les systèmes de stockage d’énergie du réseau ».

Tout repose sur des cellules couplant un matériau monocristallin de formule LiNi0,5Mn0,3Co0,2O2 (NMC532) et du graphite mises au banc d’essais en octobre 2017 et continuant de fonctionner à température ambiante après environ 4 ans et demi de cyclage continu avec une dégradation d’environ 5 % seulement à 1C/1C. Jeff Dahn et son équipe ont aussi démontré l’impact de la tension de coupure de charge dans leur article paru en 2022 dans le JES, en concluant que « les cellules NMC811-graphite bénéficient d’un énorme gain de durée de vie quand elles fonctionnent avec une tension de coupure de charge limitée à 4,06 V, auquel cas leur durée de vie peut atteindre plusieurs décennies entre 20 °C et 30 °C si les meilleurs graphites sont sélectionnés ». Ils ont souligné que les cellules au NMC532 équilibrées et chargées à 3,8 V présentaient « un meilleur rendement faradique, une moindre perte de capacité et une plus grande densité d’énergie par rapport aux cellules LFP et qu’elles devraient atteindre des durées de vie approchant le siècle à 25 °C ».

« Alors que 800 cycles (avec une profondeur de décharge de 100 %) suffisent pour une batterie de véhicule électrique, le mode véhicule-réseau revient à charger et décharger les véhicules alors qu’ils sont garés, si bien qu’il faut disposer de plus de 10 000 cycles », explique Jeff Dahn.

De manière plus globale, il va de soi que l’objectif à long terme n’est pas de faire parcourir des millions de kilomètres aux véhicules électriques, mais de tirer parti du fait qu’ils restent en stationnement la plupart du temps pour stocker l’énergie des centrales solaires et éoliennes dans leurs batteries. La recharge bidirectionnelle véhiculeréseau consiste à stocker l’électricité excédentaire du réseau dans les batteries des véhicules électriques en stationnement et à puiser dans cette réserve selon les besoins. Les énergies renouvelables rendent la gestion du réseau plus complexe, car leur disponibilité dépend du soleil ou du vent. La recharge bidirectionnelle est un moyen d’utiliser au mieux les énergies renouvelables et de mieux gérer les fluctuations du réseau. Ce sont des avancées techniques comme la recharge intelligente et la batterie d’un million de miles qui la rendent possible.