Les scientifiques chinois ont résolu le problème de "crainte du froid" des batteries au lithium, l'autonomie des véhicules électriques pourrait dépasser 1000 kilomètres

À l’avenir, une autonomie de milliers de kilomètres pour les véhicules électriques pourrait ne plus être un rêve. Le 19 mars, une bonne nouvelle est venue de l’Institut de technologie spatiale de Shanghai, China Aerospace Science and Technology Corporation : une équipe conjointe composée de chercheurs de l’Institut 811 de Shanghai Aerospace et de l’Université de Nankai a publié une avancée majeure dans le domaine des batteries au lithium dans la revue scientifique de renommée mondiale « Nature ».

L’équipe a réussi à développer un nouveau type d’électrolyte fluorhydrogène, qui non seulement a multiplié par plusieurs fois la densité d’énergie des batteries au lithium, mais a également résolu de manière radicale le problème de leur défaillance en basse température. Cela signifie qu’à l’avenir, une seule charge permettra à une voiture électrique de parcourir plus de 1000 kilomètres, même dans des environnements glacials à -70°C.

L’équipe conjointe de l’Institut 811 de Shanghai Aerospace et de l’Université de Nankai a publié cette percée dans la revue « Nature ».

Depuis longtemps, bien que les batteries au lithium soient largement répandues, elles restent limitées par deux défauts majeurs : leur sensibilité au froid et leur faible capacité de stockage.

Le chercheur Li Yong de l’Institut 811 de Shanghai Aerospace a expliqué que la densité d’énergie des batteries lithium courantes sur le marché est d’environ 300 Wh/kg à température ambiante. Cependant, lorsque la température descend à -20°C, leurs performances chutent de moitié, avec une densité d’énergie inférieure à 150 Wh/kg. C’est la raison principale pour laquelle l’autonomie des véhicules électriques diminue considérablement en hiver et pourquoi les téléphones portables s’éteignent facilement en extérieur.

La dernière avancée mentionnée a permis d’augmenter la densité d’énergie des batteries à plus de 700 Wh/kg à température ambiante. Même à -50°C, leur performance peut atteindre environ 400 Wh/kg, bien au-delà du niveau actuel des batteries à température ambiante.

En résumé, pour une même masse, la nouvelle technologie permet de stocker deux à trois fois plus d’énergie. Pour le consommateur moyen, cela se traduit par une autonomie passant de cinq ou six cents kilomètres à 1000 kilomètres ou plus, éliminant ainsi l’anxiété liée à l’autonomie.

Le secret de cette avancée réside dans l’innovation concernant le « sang » de la batterie — l’électrolyte. L’électrolyte est le passage reliant les électrodes positive et négative, responsable du transfert de charge. Les électrolytes traditionnels reposent principalement sur l’oxygène et l’azote, qui dissolvent les sels de lithium, mais leur passage est étroit et peu fluide, limitant l’efficacité du transfert de charge, ce qui rend les batteries peu énergétiques et sensibles au froid.

L’équipe de recherche a adopté une approche innovante en se concentrant sur l’élément fluor, qui appartient au même groupe que l’oxygène dans le tableau périodique. Face à la difficulté technique de dissoudre les sels de lithium dans le fluor, l’équipe a réussi, après plusieurs années de recherche, à synthétiser un nouveau solvant contenant des alcanes monofluorés.

Ce nouvel électrolyte ressemble à une autoroute améliorée, plus fluide et plus stable, augmentant considérablement la vitesse de déplacement des ions à basse température, permettant ainsi à la batterie de conserver une puissance suffisante même dans des conditions extrêmes.

Les tests montrent que les batteries utilisant cette technologie peuvent fonctionner normalement à -70°C, une performance capable de répondre aux exigences des expéditions en Antarctique ou des missions d’exploration spatiale profonde.

Dans cette recherche, l’Institut 811 de Shanghai Aerospace a joué un rôle clé, prenant en charge toute la chaîne de développement, de l’optimisation de l’électrolyte à la conception de la batterie, jusqu’à la validation en conditions réelles, démontrant la puissance de la technologie nationale dans le domaine des sources d’énergie de pointe.

Li Yong a expliqué que l’importance de cette technologie dépasse largement les résultats en laboratoire. Elle apportera des changements révolutionnaires dans plusieurs domaines. Dans le secteur des hautes technologies, elle permettra aux satellites, drones et robots intelligents de disposer d’une autonomie plus longue et d’une capacité de charge accrue dans des environnements extrêmes ; dans la vie quotidienne, elle résoudra les limitations de performance des batteries des véhicules électriques de nouvelle génération et des téléphones portables, permettant une autonomie accrue pour les voitures électriques et une meilleure autonomie en basse température pour les téléphones, tout en relevant les défis liés à la capacité de stockage et à l’adaptation à la température, ouvrant la voie à un avenir énergétique plus puissant et plus sûr.