- Avant même de charger votre véhicule électrique pour la première fois, la batterie subit des cycles de charge contrôlés en usine même.
- Ces cycles de charge initiaux sont lents et prennent du temps car ils se produisent à de faibles courants.
- Une étude financée par Toyota a découvert que des courants élevés pendant les phases de charge initiales améliorent les performances et la durée de vie.
Le mouvement des véhicules électriques n'est pas linéaire. Des ventes inégales, des inquiétudes concernant l'autonomie, une disponibilité limitée des chargeurs et une élection présidentielle où les véhicules électriques sont un sujet politiquement sensible ont peut-être refroidi certains esprits. Mais ce qui se passe du côté des consommateurs contraste fortement avec les efforts en coulisses, notamment en matière de recherche et de développement de batteries.
La semaine dernière, nous avons couvert une étude dans laquelle un laboratoire financé par Tesla a découvert que l'utilisation constante de batteries au lithium-phosphate de fer (LFP) à un état de charge plus élevé affectait négativement la santé et la dégradation des batteries, ce qui contredit les notions existantes sur les pratiques de charge LFP. Nous avons maintenant une autre étude cette semaine, avec des résultats encore plus inattendus.
L'Institut de recherche Toyota a financé cette étude dans le cadre de son programme de conception et de découverte accélérées des matériaux.
Publié dans un article de recherche scientifique Joulel'étude révèle qu'il existe un nouveau moyen d'améliorer la santé des batteries et de minimiser leur dégradation. Les chercheurs du SLAC-Stanford Battery Center (anciennement Stanford Linear Accelerator Center) ont déclaré que charger des batteries lithium-ion pour la toute première fois à des vitesses inhabituellement élevées prolonge leur durée de vie de 50 % en moyenne et jusqu'à 70 % au maximum.
L’étude indique : « La formation est une étape cruciale dans la fabrication des batteries. Au cours de ce processus, le stock de lithium est consommé pour former l’interphase électrolytique solide (SEI), qui détermine à son tour la durée de vie de la batterie… Étonnamment, un courant de charge de formation élevé lors du premier cycle prolonge la durée de vie de la batterie de 50 % en moyenne. »
Tout cela peut paraître un peu geek et insensé. Mais voici ce que cela signifie en termes simples.
Avant même de brancher votre véhicule électrique pour la première fois pour charger la batterie, le pack subit une étape critique du processus de fabrication appelée «formation”, auquel le paragraphe ci-dessus fait référence. Cela se produit généralement à la fin du processus de production, où se déroulent les cycles initiaux de charge et de décharge soigneusement contrôlés de la batterie.
À l'intérieur des véhicules électriques
Les cycles de charge initiaux stabilisent la batterie et aident à activer les matériaux des cellules. Ce processus a un impact sur les performances, la longévité et la qualité globale de la batterie. C'est un peu comme accorder minutieusement un instrument de musique avant qu'il puisse monter sur scène et jouer. L'accordage et l'étalonnage sont essentiels car ils influencent en fin de compte le résultat.
Au cours de cette recherche, des scientifiques du SLAC-Stanford, du Toyota Research Institute, du Massachusetts Institute of Technology et de l’Université de Washington ont effectué 186 cycles de charge et de décharge dans le cadre de 62 protocoles de formation. Lorsque des quantités élevées de courant ont été injectées dans le pack pour la toute première fois, les cellules ont en fait perdu une partie de leur teneur en lithium, jusqu’à 30 % contre 9 % avec les méthodes traditionnelles de première charge.
Mais « cette perte de lithium au premier cycle n’est pas vaine », a écrit le SLAC-Stanford dans un article de blog« Le lithium perdu fait partie du SEI qui se forme à la surface de l'électrode négative lors de la première charge. » Cette couche protège essentiellement l'électrode négative où la perte de lithium peut s'accélérer au fil du temps. Et cela a un effet positif global sur la durée de vie de la batterie.
Le rapport indique que c'est le contraire de ce que font habituellement les fabricants, qui donnent aux batteries leur première charge avec un courant faible. Cela rend le processus long et constitue l'un des principaux goulots d'étranglement dans la fabrication des batteries. Sans formation appropriée, une batterie ne fonctionnerait pas comme prévu, ce qui en fait un aspect essentiel de la production.
Grâce à cette nouvelle technique, la perte de lithium se produit en raison d’un courant initial élevé, ce qui créerait « un espace libre supplémentaire dans les deux électrodes ». Cela permettrait en fin de compte « d’améliorer les performances et la durée de vie de la batterie ».
