Le nouveau format de cellule de batterie 4680 de Tesla promet une nouvelle avancée dans les capacités des véhicules électriques, mais il n’est pas encore prêt pour une production à grande échelle. En outre, bien qu’il promette une plus grande autonomie à moindre coût, le nouveau design des cellules de Tesla ne résout toujours pas l’une des principales critiques adressées aux véhicules électriques à batterie, à savoir le temps qu’il faut pour « faire le plein ». La société israélienne StoreDot pense avoir la réponse et a développé un prototype de cellule 4680 pour le prouver. Le chargement à 100% ne prend que 10 minutes.

 

De nombreuses entreprises s’intéressent à différents aspects du secteur des batteries, ce qui est compréhensible compte tenu de la rapidité avec laquelle ce marché se développe et de la croissance exponentielle qu’il devrait connaître au cours de la prochaine décennie. StoreDot a choisi de se concentrer sur le problème de « l’angoisse de la panne », qui tourne en grande partie autour de cette question du temps qu’il faut pour recharger les batteries d’un véhicule électrique.

De nombreux articles rédigés par des amateurs de moteurs thermiques comparent le « ravitaillement » en cinq minutes de leur type de véhicule préféré au temps beaucoup plus long nécessaire pour recharger les batteries des voitures électriques actuelles. La situation s’est améliorée au fil des ans, mais, même avec les chargeurs les plus rapides de 250 kW ou 350 kW et les véhicules les plus optimisés, comme la Tesla Model 3 et la Porsche Taycan, il faut parfois 30 minutes ou plus pour recharger à 80% de sa capacité – et beaucoup plus longtemps pour atteindre 100%. Cela a également des répercussions sur la santé des batteries. La charge rapide répétée en courant continu, notamment jusqu’à 100% de la capacité, peut avoir des effets néfastes sur la longévité d’une batterie lithium-ion.

La clé de ce problème réside en partie dans la conception de la chimie de la batterie, et en particulier des anodes. Les batteries lithium-ion conventionnelles utilisent des anodes à dominante graphite, qui ont été l’une des technologies permettant d’atteindre les densités d’énergie actuelles. Mais elles peuvent imposer des limites aux vitesses de charge ainsi qu’au cycle de vie de la batterie. Une solution à ces problèmes consiste à remplacer l’anode par un matériau à dominante silicium. Cela permet à la batterie de prendre de l’énergie beaucoup plus rapidement sans endommager les cellules.

En association avec son partenaire de fabrication EVE Energy en Chine et l’université de Warwick au Royaume-Uni, StoreDot a créé ces prototypes de cellules avec une chimie à dominante silicium au format 4680 qui peuvent être chargées à 100% en seulement 10 minutes. Le « ravitaillement » d’un véhicule électrique à batterie prendrait ainsi à peu près le même temps que celui d’un véhicule thermique et résoudrait l’un des problèmes qui font actuellement penser à certains que l’hydrogène pourrait être une meilleure solution (malgré ses nombreux autres inconvénients). Imaginez que vous arrivez à un point de recharge dans votre Tesla Model S Plaid et que vous repartiez 10 minutes plus tard avec une autonomie de 600 km à nouveau disponible. Il n’y aurait aucun obstacle à parcourir de très longues distances.

 

La démonstration par StoreDot d’une batterie de format 4680 capable de se recharger en 10 minutes montre ce que l’avenir pourrait réserver aux véhicules électriques

 

Selon StoreDot, la chimie des batteries à dominante silicium permettrait également une plus grande densité énergétique des batteries. Les cellules 2170 actuelles de Tesla, sous la forme des unités Panasonic 6752 fournies dans les Tesla Model 3 fabriquées aux États-Unis, ont une densité énergétique de 260 Wh/kg. StoreDot affirme que sa chimie de batterie à dominante silicium permettra d’atteindre 400-450 Wh/kg, ce qui pourrait signifier un quasi-doublement de l’autonomie pour le même poids. En d’autres termes, une Tesla Model 3 Standard Range Plus pourrait avoir une autonomie de 770 km au lieu des 447 km actuels, et la version Long Range pourrait durer bien plus de 965 km, soit plus que de nombreuses voitures à combustion interne avec un plein de carburant.

Cependant, le fait de disposer d’une chimie de batterie capable de se charger plus rapidement ne rend pas automatiquement la chose possible. StoreDot a également déposé récemment un brevet pour l’optimisation de la charge rapide, qui, espère-t-elle, contribuera à atténuer le problème du temps de charge, même sans la nouvelle chimie de la batterie. Cette technologie est conçue pour fonctionner avec la technologie existante des batteries au graphite ainsi qu’avec les batteries à dominante silicium, nécessitant un petit élément matériel dans le chargeur et/ou la voiture, ainsi qu’un logiciel dans le système de gestion de la batterie de la voiture. Cette technologie « booster », initialement appelée FlashBattery et désormais sous la marque XFC, est mise à la disposition de tous les constructeurs et un certain nombre d’entre eux travaillent déjà avec StoreDot pour la mettre en œuvre, notamment Daimler.

Cela permettra aux voitures de mieux utiliser les chargeurs de 350 kW qui commencent à arriver, comme le réseau IONITY en Europe. Bien sûr, pour recharger une batterie de 100 kWh en 10 minutes, il faudrait plus que cela – 600 kW – ce qui n’existe actuellement sur aucun réseau de recharge public. Il y aura donc d’autres changements au niveau de l’infrastructure qui devront être effectués pour atteindre la capacité de charge rapide extrême de StoreDot. Mais XFC peut contribuer à optimiser ce que nous avons déjà, en réduisant potentiellement de 50% les temps de charge avec les chimies de batterie existantes.

Mais ce n’est qu’un début. La démonstration par StoreDot d’une batterie de format 4680 capable de se recharger en 10 minutes montre ce qu’un avenir proche pourrait réserver aux véhicules électriques. L’entreprise affirme pouvoir produire en masse ses cellules 4680 en 2024. Avec les capacités de densité promises, cela pourrait signifier que dans quelques années, nous aurons des voitures électriques capables de recharger 965 km en 10 minutes de charge, ce qui rendrait les voitures à moteur thermique obsolètes à presque tous les égards.

 

Article traduit de Forbes US – Auteur : James Morris

 

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