Entrée et sortie avec une recharge électrique de 10 minutes pour le véhicule

08 January 2020
Entrée et sortie avec une recharge électrique de 10 minutes pour le véhicule

Des ingénieurs de Penn State ont démontré qu'ils pouvaient charger un véhicule électrique en dix minutes. Les batteries lithium-ion se dégradent lorsqu'elles sont chargées rapidement à des températures ambiantes inférieures à 50 degrés Fahrenheit. Le refroidissement rapide de la batterie serait réalisé à l'aide du système de refroidissement intégré à la voiture. 2 800 stations de recharge à travers les États-Unis seront financées par la pénalité de plus de 2 milliards de dollars payée par Volkswagen après avoir admis avoir triché sur les émissions de diesel. La batterie auto-chauffante utilise une fine feuille de nickel dont une extrémité est fixée à la borne négative et l'autre se prolonge à l'extérieur de la cellule pour créer une troisième borne. Un capteur de température relié à un interrupteur fait circuler des électrons à travers la feuille de nickel pour compléter le circuit. Cela chauffe rapidement la feuille de nickel par résistance et réchauffe l'intérieur de la pile. Ce système sera installé à 500 endroits. Ces stations de charge seront remplies de feuille de nickel et serviront de stations de charge dans 500 fois la batterie.


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Selon une équipe d'ingénieurs, les propriétaires de véhicules électriques pourraient bientôt pouvoir s'arrêter dans une station-service, brancher leur voiture, aller aux toilettes, prendre un café et, en dix minutes, repartir avec une batterie complètement chargée.

"Nous avons démontré que nous pouvons recharger un véhicule électrique en dix minutes pour une autonomie de 200 à 300 miles", a déclaré Chao-Yang Wang, titulaire de la chaire William E. Diefenderfer degénie mécanique, professeur degénie chimique et professeur de science et d'ingénierie des matériaux,et directeur ducentre de moteurs électrochimiques dePenn State. "Et nous pouvons le faire en maintenant 2 500 cycles de charge, soit l'équivalent d'un demi-million de kilomètres de voyage".

Les batteries au lithium-ion se dégradent lorsqu'elles sont rapidement chargées à des températures ambiantes inférieures à 50 degrés Fahrenheit car, au lieu d'être inséré en douceur dans les anodes de carbone, le lithium se dépose en pointes à la surface de l'anode. Ce dépôt de lithium réduit la capacité des cellules, mais peut également provoquer des pics électriques et des conditions de batterie dangereuses. Les piles chauffées au-delà du seuil de lithium, que ce soit par un chauffage externe ou interne, ne présentent pas de lithium.

Les chercheurs avaient auparavant développé leur batterie pour qu'elle se charge à 50 degrés F en 15 minutes. Une charge à des températures plus élevées serait plus efficace, mais de longues périodes de chaleur élevée dégradent également les batteries.

"La charge rapide est la clé pour permettre l'introduction à grande échelle des véhicules électriques", a déclaré M. Wang.

Wang et son équipe ont réalisé que si les batteries pouvaient chauffer jusqu'à 140 degrés F pendant seulement 10 minutes et ensuite se refroidir rapidement jusqu'à la température ambiante, des pics de lithium ne se formeraient pas et la dégradation thermique de la batterie ne se produirait pas non plus. Ils publient leurs résultats dans le numéro du 30 octobre de Joule.

"Il est interdit de porter cette batterie à une température extrême de 60 degrés Celsius (140 degrés F) dans l'arène des batteries", a déclaré Wang. "C'est trop élevé et considéré comme un danger pour les matériaux et cela réduirait considérablement la durée de vie de la batterie".

Le refroidissement rapide de la batterie serait réalisé en utilisant le système de refroidissement conçu dans la voiture, a expliqué Wang. La grande différence de 140 degrés à environ 75 degrés F contribuera également à augmenter la vitesse de refroidissement.

"La tendance des 10 minutes est pour l'avenir et est essentielle pour l'adoption des véhicules électriques car elle résout le problème de l'angoisse de l'autonomie", a déclaré M. Wang.

Selon Reuters, la mise en place de 2 800 stations de recharge à travers les États-Unis, financées par la pénalité de plus de 2 milliards de dollars payée par Volkswagen après avoir admis avoir triché sur les émissions de diesel, contribuera à réduire l'angoisse de la distance, c'est-à-dire la peur de manquer de puissance sans avoir le temps ou la possibilité de se recharger. Ces stations de recharge seront réparties sur 500 sites.

La batterie auto-chauffante utilise une fine feuille de nickel dont une extrémité est fixée à la borne négative et l'autre s'étend à l'extérieur de la cellule pour créer une troisième borne. Un capteur de température fixé à un interrupteur fait circuler des électrons à travers la feuille de nickel pour compléter le circuit. Cela chauffe rapidement la feuille de nickel par chauffage par résistance et réchauffe l'intérieur de la batterie.

Xiao-Guang Yang, professeur assistant de recherche, Teng Liu, étudiant de troisième cycle, Yue Gao, chercheur post-doctoral, Shanhai Ge, professeur assistant de recherche, Yongjun Leng, professeur assistant de recherche et Donghai Wang, professeur, tous du département de génie mécanique, travaillent également sur ce projet de l'État de Penn. Le département américain de l'énergie a soutenu ces travaux.

 

Auteur : A'ndrea Elyse Messer

Crédit image : Chao-Yang Wang Lab, Penn State

Cet article a été publié à l'origine par la Penn State University ici.