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, Chroniqueur Actualités
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 Old Geek Old Geek - Membre habitué 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 ?
Avatar de Chauve souris 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.
Avatar de e101mk2 e101mk2 - Membre actif 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.
Avatar de Namica Namica - Membre éprouvé https://www.developpez.com
le 07/10/2017 à 23:16
Tout ça ma rappelle la vieille pub
Wonder !
La pile qui ne s'use que si l'on s'en sert !
Mais bon, dans toutes ces annonces, l'une ou l'autre finira bien par arriver en production.
Avatar de Old Geek Old Geek - Membre habitué https://www.developpez.com
le 08/10/2017 à 10:54
Citation Envoyé par e101mk2 Voir le message
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.
Et moi je pense que c'est du gros foutage de gueule, on s'approche de plus en plus d'une capacité dans la vitesse de charge sauf que la durée de vie sera 10 000x inférieur
Ce serait dommage d'avoir un appareil qui ne perd rien en potentiel de charge dans le temps et qui pourrait durer beaucoup plus longtemps sans avoir à changer de pièce, pièce central qui motive les utilisateurs à changer directement de matériel quand celle ci n'est pas facilement accessible
Avatar de Steinvikel Steinvikel - Membre régulier 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.
Avatar de Daranc Daranc - Membre émérite https://www.developpez.com
le 12/10/2017 à 17:06
il y a aussi un truc qui me turlupine , quelle tenue de débit , les piles qui se chargent vite et se déchargent vite présentent peu d’intérêt à moin d'avoir un rallonge suffisamment grande ( et dans ce cas quel intérêt d'avoir une batterie)
mettre un jouletief au cul la batterie pour l'essorer complètement, le vrai truc avant l'annonce se serait d'avoir des test en vrai grandeur sur divers materiels
Avatar de Michedou Michedou - Candidat au Club 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.
Avatar de Jipété Jipété - Expert éminent https://www.developpez.com
le 13/10/2017 à 13:18
Citation Envoyé par Michedou Voir le message
Passons aux voitures, batterie 100 kW. Chez vous, vous avez du triphasé 220V.
100 kW ? Really ? 100 000 W ? Cent-mille watts ?

Et perso, non je n'ai pas du tri at home et je ne connais personne qui en ait...

Merci de préciser.
Avatar de Michedou Michedou - Candidat au Club https://www.developpez.com
le 13/10/2017 à 16:36
Citation Envoyé par Jipété Voir le message
100 kW ? Really ? 100 000 W ? Cent-mille watts ?

Et perso, non je n'ai pas du tri at home et je ne connais personne qui en ait...

Merci de préciser.
Batterie de Tesla entre 60 et 100 kW (1k est effectivement 10exp3, bravo) (Wikipedia)

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. Sisi, for more, google it.

Michel

ps: Oublié, il n'y a pas de trait d'union entre cent et mille. https://www.developpez.net/forums/im.../icon_wink.gif
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