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Des batteries de voitures électriques passent aux rayons X pour étudier leur dégradation

Des chercheurs passent des batteries de voitures électriques aux rayons X pour étudier leur dégradation avec le temps. Leur objectif est de pouvoir concevoir de puissantes batteries avec une durée de vie plus longue que celle des batteries actuelles.

L’une des spécificités les plus importantes des voitures électriques est la durée de vie de leur batterie. Après un certain nombre de cycles de charge / décharge, les batteries doivent être remplacées. En plus, changer la batterie de sa Tesla coûte une fortune. Mais alors, comment ralentir la dégradation de la batterie pour la faire durer plus longtemps entre deux remplacements ? C’est ce que des chercheurs du Centre Canadien de Rayonnement Synchrotron (CCRS) ont voulu déterminer.

Des images radiographiques de batteries avec des profondeurs de décharge (DoD) différentes. Les flèches rouges indiquent les dommages à l’intérieur de la batterie
Des images radiographiques de batteries avec des profondeurs de décharge (DoD) différentes. Les flèches rouges indiquent les dommages à l’intérieur de la batterie – Crédit : Journal of The Electrochemical Society (2022)

Les chercheurs ont passé différentes batteries de voitures électriques aux rayons X pour étudier leur dégradation. Certaines batteries n’avaient encore jamais été utilisées. D’autres avaient été chargées et déchargées à maintes reprises au fil des années. Les chercheurs espèrent ainsi être capables de concevoir des batteries puissantes avec des durées de vie plus longues. Selon l’ancien patron de Tesla, une batterie de voiture électrique devrait avoir une durée de vie d’au moins 15 ans.

Les microfissures des batteries des voitures électriques font perdre de l’électrolyte

En capturant des images radiographiques des batteries, l’étudie publiée dans le Journal of the Electrochemical Society montre à quel point les cycles de charge / décharge entraînent des dommages physiques. La batterie peut alors stocker moins d’énergie. Les fissures qui se forment à l’intérieur de la batterie causent une perte de l’électrolyte, le liquide conducteur. Le chercheur Toby Bond a expliqué que : « un gros inconvénient d’avoir plus d’énergie est que généralement, plus vous stockez d’énergie, plus la batterie se dégradera rapidement ».

En ce qui concerne les batteries lithium-ion des voitures électriques, les cycles de charge / décharge peuvent « éventuellement provoquer l’effritement des matériaux de la batterie de l’intérieur vers l’extérieur. Si cela empire, cela peut entraîner le décollement de certaines parties de la batterie à l’intérieur. Et si cela cause des dommages à grande échelle à l’intérieur de la batterie, cela peut également devenir un problème de sécurité », selon Toby Bond. Grâce aux rayons X, les chercheurs ont pu observer l’impact des microfissures sur les batteries en état de fonctionnement.

Quand les microfissures à l’intérieur de la batterie s’aggravent, l’électrolyte est aspiré dans l’espace créé entre les fissures. Par conséquent, il y a moins de liquide conducteur et la batterie se dégrade plus rapidement. Toby Bond a expliqué que « cet épuisement de l’électrolyte liquide peut causer de graves problèmes, car toute partie de la batterie qui ne reçoit pas assez de liquide cesserait essentiellement de fonctionner ». La meilleure manière de ralentir la dégradation d’une batterie est donc d’éviter de la décharger complètement. Des charges plus régulières quand la batterie n’est pas encore déchargée permettent de limiter les contraintes physiques sur les matériaux à l’intérieur et donc de réduire les risques de fissures.

Source : Phys.org