La durée de vie de la batterie d’une voiture électrique reste la préoccupation majeure des utilisateurs de voitures électriques. Et on sait que cette crainte n’est pas fondée. Hormis dans de rares exceptions, la durée de vite d’une batterie est en fait nettement supérieure à ce qui est annoncé et encore plus lorsque les utilisateurs prennent la peine d’observer quelques règles d’utilisation, comme celle d’une recharge 20-80 par exemple.
Ce qui fait surtout peur aux utilisateurs, c’est bien évidemment le coût de remplacement du pack qui, souvent, dépasse allègrement les 10.000 euros, voire bien plus dans certains cas. Certes, le prix des cellules ne cesse de diminuer, mais ce coût reste encore actuellement le plus élevé pour une voiture électrique. Cela dit, cette crainte de l’usure de la batterie pourrait peut-être bientôt s’estomper complètement grâce à la découverte surprenante de scientifiques chinois de l’Université de Fudan.
Rajeunir les cellules
Qui n’a jamais rêvé d’un lifting bien réussi pour retrouver sa forme (et ses formes) des 20 ans ? Parce que c’est précisément ce que propose cette équipe chinoise multi-institutionnelle de chimistes, d'ingénieurs moléculaires et de spécialistes des matériaux. Leur recherche a récemment été publiée dans Nature sous le titre « External Li Supply Reshapes Li-Deficiency and Lifetime Limit of Batteries », ce qui démontre le sérieux de la chose.
Bien sûr, on a déjà entendu parler des batteries réparées, soit celles dans lesquelles on peut renouveler plusieurs cellules pour rendre un module à nouveau performant. Mais ici, l’approche est différente. Le groupe de scientifiques a en effet constaté que le phénomène de vieillissement et donc de perte de capacité était fort similaire à l’évolution d’une maladie dans un organisme. Ils ont donc réfléchi par biomimétisme pour trouver la solution.
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Du « lithium mort »
Concrètement, les batteries lithium-ion contiennent quatre composants principaux : une cathode, une anode, un séparateur et un électrolyte rempli d’ions de lithium. En fonctionnement normal, les ions de lithium se déplacent entre la cathode et l'anode, permettant ainsi le déplacement de l’énergie. Mais au fil du temps, certains ions de lithium se déposent et deviennent inactifs, créant ce que les scientifiques appellent du « lithium mort ». Cette accumulation réduit la concentration d'ions de lithium dans l'électrolyte, ce qui diminue progressivement la capacité de charge de la batterie. Lorsque la capacité tombe en dessous de 80% de sa valeur initiale, la batterie est alors considérée comme inutilisable.
Pour éviter ce lithium mort, les scientifiques injectent directement les zones où se trouvent les ions actifs une molécule appelée LiSO₂CF₃, identifiée grâce à l’intelligence artificielle et qui répond à tous les besoins tout en présentant l’avantage d’être peu chère.
12.000 cycles et 5 millions de km ?
Les essais ont montré une amélioration spectaculaire de la durée de vie des batteries, faisant passer le nombre moyen de cycles de 1.500 à 12.000. Cette avancée permet non seulement d'améliorer les performances des batteries, mais aussi de réduire la pollution en réduisant drastiquement le nombre de batteries devant être mises au rebut.
En partant du principe qu’une charge permet de parcourir 400 km, une capacité de 1.500 cycles permet déjà d’effectuer 600.000 km. Mais avec ce système de rajeunissement et 12.000 cycles, on pourrait atteindre théoriquement 4,8 millions de kilomètres.
La découverte est donc d’intérêt, mais il faudra voir dans quelle mesure les industriels acceptent d’y recourir. Pourquoi ? Car la possibilité de traitement par injection doit être intégrée dès la conception de la batterie et donc dès sa fabrication. Or, on sait bien que le défi des constructeurs est de continuer à vendre des volumes importants de voitures. Ce qui sera ici peut-être moins le cas. Espérons que la raison l’emporte à la fin, sachant que ce traitement pourrait aussi être vendu comme un service de longue durée...
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