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Batteries au lithium : de la gilsonite pour une durée de charge voisine de cinq minutes
D'après les résultats de chercheurs

Le , par Patrick Ruiz

27PARTAGES

9  0 
Des chercheurs de l’université de Rice à Houston aux États-Unis ont montré qu’il est possible d’accélérer la vitesse de charge des batteries au lithium de 10 à 20 fois. Si ces chiffres ne font pas suffisamment sens, une autre façon de le dire est de souligner que l’impact de leurs travaux est de réduire la durée de charge des typiques heures généralement requises aux minutes, ce, grâce à des changements apportés à la structure interne de cette famille de batteries.

« La capacité de ces batteries [lithium-métal] est énorme », a déclaré le professeur James Tour à la tête du laboratoire où les prototypes sont disponibles. Et d’ajouter qu’« autre fait remarquable, il est possible d’en effectuer une charge complète en cinq minutes (à partir de zéro) contrairement aux deux heures ou plus requises avec les autres batteries. »

Pour ce qui est de la cuisine interne de ces batteries, il faut noter que les chercheurs ont utilisé du carbone dérivé de gilsonite non traitée en guise d’anode. Ce carbone a ensuite été mélangé à du graphène et l’ensemble, recouvert de métal au lithium via un dépôt électrochimique. Ci-dessous, des images agrandies de la structure interne de ces batteries. D’après le professeur James Tour, le processus de fabrication est plus simple que celui utilisé dans de précédents travaux, notamment ceux présentés ici.


Les détails des travaux parus dans le journal ACS Nano révèlent que cette technologie de batterie est résistante à la formation de dendrites, ce qui était déjà le cas avec les anciens travaux dont il a été fait mention. Leur principal apport est donc la réduction du temps de charge à côté d’autres paramètres comme la densité de puissance et la densité d’énergie respectivement évaluées à 1322 W/kg et 943 Wh/kg.

D’après ce que rapporte la BBC à ce sujet, l’annonce des chercheurs se heurte à un certain scepticisme. Ben Wood du CCS Insight, un cabinet qui consulte en analyse des marchés, déclare en effet que « nous voyons beaucoup d’annonces de ce type et mon expérience m’a amené à être extrêmement prudent en ce qui les concerne », et d’ajouter « les lois de la physique ont généralement faussé les pronostics dans le cas des batteries qui se chargent rapidement. » Plus rêveur, Stuart Miles, fondateur et directeur du site d’informations technologiques Pocket-lint a pour sa part lancé : « beaucoup de ce que nous faisons avec notre matériel high tech est limité par la capacité de la batterie. Imaginez donc ce que nous pourrions faire s’il était possible de recharger nos téléphones et ordinateurs aussi vite que nous ravitaillons nos véhicules en essence. »

Tous avis considérés il faut relever à nouveau que les travaux des chercheurs qui, faut-il le souligner, ont bénéficié d’un accompagnement du Bureau scientifique de recherche de l’armée de l’air des États-Unis, ont de quoi ravir le premier venu. Seulement, tous types de technologies de batteries confondus, la source de publications y relative ne tarit pas comme en témoignent ces travaux rapportés en 2015 ou encore ceux-ci respectivement publiés sur cette plateforme en mars 2017 et en août 2017. Les découvertes des laboratoires ont semble-t-il de la peine à en sortir pour impacter sur le quotidien à la hauteur des annonces.

Source : Rice, BBC

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Avatar de Chauve souris
Membre émérite https://www.developpez.com
Le 07/10/2017 à 17:56
Le problème n'est pas tant la durée de charge que la capacité de charge dans le temps. Le cas des ordis portables est le cas le plus significatif : ils perdent la moitié de leurs autonomie en 1 ou 2 ans. Autre scandale de l'obsolescence programmée les liseuses comme Kindle ont une batterie intégrée qu'on ne peut changer.
11  0 
Avatar de
https://www.developpez.com
Le 07/10/2017 à 17:55
Qu’en pensez-vous ?
La xième batterie "révolutionnaire" qu'on ne verra pas ? c'est la 4ème de l'année non ?
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Avatar de Steinvikel
Membre expérimenté https://www.developpez.com
Le 10/10/2017 à 0:31
De mémoire, ce qui différencie une batterie d'un condensateur, c'est sa manière de stocker l'énergie (les Watt*heure), qui influe directement sur sa réactivité face au courant... sa puissance spécifique (en Watt).
Pour faire simple, un condensateur stocke l’énergie (les charges) en surface, tandis que la batterie stocke à la fois en surface et à l’intérieur de la matière.
c'est la même différence entre une feuille de cellophane et une feuille de papier pour stocker de l'eau... les 2 peuvent présenter des gouttelettes de condensation à la surface (condensateur) qui est bien plus marqué sur le cellophane, mais seul le papier présente une absorption capillaire. L'eau stocké est évacué plus vite sur le cellophane qu'à l'intérieur du papier, mais le papier peut contenir bien plus d'eau que le cellophane.

C'est aussi le même principe qui distingue les supercondensateurs des batteries. Ma question est la suivante : peut-on réellement parler de "batterie" à cette vitesse de charge (proche de celui d'un phénomène de charge de surface) ??? ou bien est-ce une vulgarisation du terme pour le grand publique, pour simplement parler de stockage d'énergie ?

Autre aspect également évoqué dans les post précédents : la duré de vie.
on estime une batterie morte lorsque sa capacité de charge a diminué de 30% (ou 50% ou 70% je sais plus), elle fonctionne donc toujours une fois "morte". Cela est atteint sur un millier de cycles sur les batteries, et sur un million pour les condensateurs (ordres de grandeur empirique).
Une batterie ne doit pas dépasser une certaine tension sous peine de dégrader sa structure interne (comme le condensateur). Elle doit également ne pas descendre en-dessous d'une certaine tension, pour la même raison, alors que pour le condensateur cela n'a aucune incidence (du moment que la polarité est respecté).

il est indiqué la densité (massique) "évalué" (comprendre extrapolé à partir d'un prototype plus petit) : la densité de puissance à 1322 W/kg et la densité d’énergie à 943 Wh/kg
quid de la densité volumique ? ...la même énergie sur condensateur nécessite grossièrement 5 fois le volume sur l'équivalent batterie en règle générale.
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Avatar de Loceka
Expert confirmé https://www.developpez.com
Le 14/11/2017 à 16:38
Citation Envoyé par Jipété Voir le message
Tu as quelque chose qui n'existe pas ? Faudra nous expliquer, là...
Pour quelqu'un qui relève systématiquement les erreurs d'orthographe, de grammaire, de ponctuation et j'en passe (alors que tu es loin d'être un cador en orthographe toi-même), on pourrait s'attendre à ce que tu comprennes le sens d'une phrase simplement en la lisant (et c'est d'autant plus malvenu quand tu attaques quelqu'un sur le fait qu'il ne sache pas écrire).

Citation Envoyé par Michedou Voir le message
On peut lire des commentaires tels que:
- Il faut 5 fils pour le triphasé.
- Des histoires autour d'un transfo de projecteur par un gars qui ne sait pas à quoi sert un tranfo.
- Le 3x220V ça n'existe pas, c'est toujours 3x380 (Moi j'ai du 3x220 et pareil sur mon lieu de travail)
et j'en passe certainement...
Ce qu'il dit là c'est que les 3 exemples de commentaires qu'il cite sont faux. Il donne juste son exemple entre parenthèses pour appuyer ses dires.
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Avatar de e101mk2
Membre confirmé https://www.developpez.com
Le 07/10/2017 à 19:43
Citation Envoyé par Chauve souris Voir le message
Autre scandale de l'obsolescence programmée les liseuses comme Kindle ont une batterie intégrée qu'on ne peut changer.
C'est le cas des derniers ordinateurs portable, smartphone, tablette...
En effet cette pratique devient inquiétante, autant que pour un smartphone "résistant à l'eau", sa peut être justifiée, mais pour le reste, c'est juste pour refaire passer l'utilisateur à la caisse.

Citation Envoyé par Old Geek
La xième batterie "révolutionnaire" qu'on ne verra pas ? c'est la 4ème de l'année non ?
Je pense qu'il faut le temps de tester la technologie avant de le donner aux public.
Il y'a une différence entre la théorie, sa fonctionne, et la pratique dans la chaîne production pour les utilisateurs.
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Avatar de Michedou
Membre à l'essai https://www.developpez.com
Le 13/10/2017 à 12:52
Un peu de math faisant abstraction de la gestion de la charge et pertes de charge:

Votre smartphone a une batterie de 2 Ah (2000mAh), votre chargeur 1A. Il vous faut 2h pour charger la batterie. (Je passe les 5V du chargeur et 3.7V de la batterie, on arrondi)

Si vous voulez la charger en 5 min il vous faut un chargeur capable de débiter 24A. Vous avez vu la prise de votre grille pain? Elle est garantie 16A. (Un ampère est un ampère, 220V, 12V, 5V... c'est tjrs 1A)

Passons aux voitures, batterie 100 kW. Chez vous, vous avez du triphasé 220V. Pour charger cette batterie en 1 heure il vous faudra 3 x 150A, en 5 minutes 3 x 1800A et les câbles et prises qui vont avec. (Sans parler des câbles de votre fournisseur d'énergie)

Prenez une calculette sachant que P (en watts) = V (volts) x I (ampères)

Vous aurez compris que faire le plein de watts en quelques minutes relève de l'utopie sauf que les watts ça se trouve aussi dans l'essence, le diesel, l'éthanol... et ça va plus vite pour remplir.

Michel

PS: Courbe de décharge d'un condensateur ressemble en gros à la moitié gauche d'un V, batterie idem pour un T.
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Avatar de pilou254
Membre à l'essai https://www.developpez.com
Le 14/10/2017 à 17:59
Passons aux voitures, batterie 100 kW. Chez vous, vous avez du triphasé 220V. Pour charger cette batterie en 1 heure il vous faudra 3 x 150A, en 5 minutes 3 x 1800A et les câbles et prises qui vont avec. (Sans parler des câbles de votre fournisseur d'énergie)
Prenez une calculette sachant que P (en watts) = V (volts) x I (ampères)
Bonjour,
Le triphasé 220 V n'existe pas.
En triphasé la tension est 410 V entre phases (dans le meilleur des cas).
230 - 240 V correspondrait à la tension entre phase et neutre (tension simple), mais ça n'a pas d'intérêt.

Si vous optez pour le "triphasé" chez vous, vous pouvez demander un abonnement capable de fournir jusqu'à 36 kVA.
En simplifiant à l'extrême, avec l'abonnement maximal, il est possible de recharger chez soi une batterie de 100 kW en 3 heures.

P = V.I.cosphi ... à prendre en compte impérativement car les chargeurs de batterie n'absorbent pas que de la puissance active, loin de là !


Moi le tri arrive au compteur mais le 3ème fils n'est pas branché. Je suppose que tous ceux qui se chauffent à l'électricité et on un grand volume ont le triphasé. Ca coûte moins cher en cuivre. On fait passer 3x plus de courant avec 3 fils qu'avec 2.
On peut se chauffer à l'électricité en monophasé jusqu'à 18 kVA.
Le cuivre n'entre pas en ligne de compte à ce niveau.
Être abonné en triphasé et n'utiliser que 2 phases, ça ne tient pas la route comme installation et ce n'est pas conforme à la nome.
Toutes les "charges" de l'installation intérieure doivent être réparties de manière équilibrée sur les 3 phases.

Michedou le tri phaser c'est 3 Phase + un neutre + une terre donc pas juste 1 fils de plus mais deux
Le triphasé c'est 3 phases et le neutre distribué par Engie et consorts ...
La terre n'est pas distribuée par Engie.
La terre fait partie intégrante de l'installation du client.

avoir 4 fils au compteur ne veut pas dire qu'on mont en 380v
les trois phases peuvent très bien dispatcher en trois circuits monophasé
4 fils au compteur ça veut dire, à peu près, 410 V entre phases, et 230 V entre phases et neutre (tensions simples et tensions composées).
C'est l'inverse, pour bien faire, l'ensemble des charges de l'installation doivent être (idéalement) réparties sur les 3 phases de l'alimentation générale.

Pour des applications de recharge de ce niveau, et dans le cas de lotissements et / ou de copropriétés suffisamment importants, l'idéal est de contracter auprès du distributeur un tarif jaune (36 à 250 kVA), voir tarif vert (au delà de 250 kVA) pour effectivement assurer un service rapide.
Avec un "bon" tarif jaune, il est déjà possible de recharger plusieurs véhicules en même temps dans une copropriété hébergeant plusieurs propriétaires de véhicules électriques de "dernière" génération.

Pour un propriétaire isolé le coût d’accès à un tarif jaune est dissuasif.
Il vaut mieux se rabattre sur un tarif bleu triphasé 36 kVA.

Cordialement.
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Avatar de kawa83
Candidat au Club https://www.developpez.com
Le 15/10/2017 à 4:02
bonsoir

@Michedou
"Si vous voulez la charger en 5 min il vous faut un chargeur capable de débiter 24A. Vous avez vu la prise de votre grille pain? Elle est garantie 16A. (Un ampère est un ampère, 220V, 12V, 5V... c'est tjrs 1A)"

Ca fait peur ! fournir 24A sous 5V soit 120W, votre prise grille pain 16A sous 220v soit environ 3Kw (3000W) même avec un chargeur a faible rendement vous pourrez recharger en toute tranquillité l'ensemble des téléphones en votre possession sur une seule prise secteur.
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Avatar de Michedou
Membre à l'essai https://www.developpez.com
Le 11/11/2017 à 13:15
Citation Envoyé par Gogo52120 Voir le message
Utile si on habite juste à coter de la centrale

Michedou le tri phaser c'est 3 Phase + un neutre + une terre donc pas juste 1 fils de plus mais deux
Le tri-phasé c'est 3 fils, point. Le neutre c'est optionnel (380V entre phases 220 entre phase et neutre par ex) La terre ça ne sert pas au transport de l'électricité, ça va à la terre en dessous de tes pieds et c'est pour la sécurité, une perte de courant passera en dessous de tes pieds plutôt que de te traverser le corps.

Michel
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Avatar de Michedou
Membre à l'essai https://www.developpez.com
Le 11/11/2017 à 13:34
Citation Envoyé par domi65 Voir le message
@michedou

Science du niveau « café du commerce ».

Pour t'en convaincre, je te proposes de trouver, par exemple, un bon vieux projecteur de diapo kodak « carousel ». La lampe de 250w de ces machines, sous 24V, était alimenté par du courant de plus de 10A. Personne n'a jamais vu un plomb péter à cause de cela. Si tu veux comprendre, dépose son capot, et regarde le transfo. Tu verras que le bobinage branché sur le secteur (primaire) est très fin, loin de supporter 10A, alors que celui qui alimente la lampe (secondaire) est très gros. Je te laisses à tes études...
T'as rien compris:
Fil fin côté alimentation qui vient de la prise de ton salon: 230V * 1.1A = 250W fusible 1.5A (ou +) de la maison, dans la cave.
Fil gros côté basse tension qui va vers la lampe: 24V * 10A = 250W fusible 12-15A dans le projecteur entre le transfo et la lampe s'il y en a un.
Au "café du commerce" on t'as pas parlé du fonctionnement d'un transfo?
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