Une batterie rechargée en quelques secondes

[invited448ec4a]

Je n'ai trouvé aucun sujet sur cette news, sur le forum - je vous la poste :


<< La batterie d’un téléphone portable rechargée en 10 secondes, celles d’une voiture hybride en 5 minutes… ça fait rêver. Grâce aux travaux de deux chercheurs du MIT (Massachusetts Institute of Technology, USA) ce rêve pourrait se concrétiser dans quelques années.


Gerbrand Ceder et Byoungwoo Kang ont en effet mis au point un nouveau matériau qui permet de recharger une batterie 100 fois plus vite que les batteries au lithium actuellement commercialisées. Ils publient aujourd’hui leurs résultats dans la revue Nature.

Les batteries au lithium (ou lithium-ion) équipent tous les appareils électroniques portables car elles peuvent stocker une très grande quantité d’énergie par unité de masse. C’est la circulation des ions entre deux électrodes (l’anode qui sert de stockage, la cathode qui attire les ions) qui crée le courant électrique. Lorsqu’on recharge la batterie, on oblige les ions à refaire le chemin inverse (revenir sur l’anode de stockage).

La rapidité d’une batterie à se charger –ou à libérer son énergie- dépend de la rapidité de mouvement des ions. Pour les batteries des voitures hybrides, dont la cathode est en phosphate de fer et de lithium, les deux propriétés sont importantes : si une batterie libère vite son énergie elle donne aux voitures une meilleure ‘reprise’, si elle se recharge vite elle évite des problèmes logistiques au conducteur.

En modélisant le trajet des ions entre les deux électrodes, Ceder et Kang ont constaté que l’on pouvait théoriquement atteindre de très grandes vitesses, à condition de tracer des autoroutes pour les ions. Les deux chercheurs ont donc modifié la structure de la cathode en phosphate de fer et de lithium afin que les ions trouvent plus facilement leur route et circulent plus vite.

Leur prototype de batterie se charge en 10 à 20 secondes contre six minutes pour une batterie de la même taille avec une électrode classique. Dans la mesure où ils ont amélioré un matériau déjà commercialisé, leur trouvaille devrait trouver rapidement des débouchés à grande échelle. >>



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[invite13fddc90]

C'est très intéressant et j'en ai déjà entendu parlé.
La point que je soulève c'est le rendement de la charge?
Celui des lithium-ion tourne autour de 85-90% en charge "lente" .

[wizz]

bonsoir

L'autre point que je soulève serait la régulation du réseau électrique.

Généralement, 1kWh d'électricité permet de rouler 5-6km aux allures d'homologation. Ce qui fait que pour une autonomie de 100-150km, il faudrait une batterie de capacité 22kWh environ.
Et en cadeau super bonus, je donne 100% comme rendement du système batterie, chargeur et le tout le reste...

Si on charge en 1h, alors l'intensité serait de 100A avec une puissance de 22kW avec notre réseau 220V

Si on charge en 6 minutes, alors l'intensité serait de 1000A avec une puissance de 220kW. Bonjour la prise électrique!!!

Si 1000 personnes ont la même idée en même temps, alors la puissance requise serait 220MW

Si 5000 personnes ont la même idée en même temps, alors il faudrait 1100MW, soit grosso modo la puissance d'un réacteur nucléaire qu'il faut presque instantanément rajouter au réseau électrique

Et lorsque ces 5000 personnes ont fini, alors il faudrait retirer presque instantanément 1100MW du réseau électrique

Je n'ose imaginer la gestion électrique lorsque le parc automobile sera massivement électrique à recharge ultra rapide.

[invite0324077b]

une charge aussi rapide sera bien utile pour faire des station service electrique : les voitures y passeront chacune a leur tour donc meme si la puissance est enorme il n'y aura pas trop de puissance en meme temps

la recharge rapide disponible a de nombreux endroit est un bonne solution pour ne pas trainer des batterie trop lourde

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitea4a042cf]

J'ai discuté avec deux chercheurs reconnus sur les batteries. Ils m'ont dit que ce travail était du grand n'importe quoi, et que c'était honteux que Nature l'ait publié.

[invite8915d466]

Il y a un probleme thermodynamique de base. Il y a forcément des pertes de charges, donnant de la chaleur , quand on charge une batterie de quelque type que ce soit. Ce qui signifie une puissance dissipée et un échauffement concomitant. J'imagine mal qu'on puisse perdre moins de 10 % en chaleur. Donc pendant le temps de charge, on dissipe nécessairement en chaleur 10 % du stockage total d'énergie de la batterie. Imaginez que vous bruliez 5 litres d'essence dans votre voiture pendant que vous faites le plein...

(1 litre d'essence = 10 kWh = 36 000 kJ = 9 000 kcal, soit de quoi chauffer à 100 °C... 100 litres d'eau ! )

[wizz]

Je reprends aussi l'exemple précédent. Donc avec 10% de perte, il y aura environ 2.2kWh d'énergie électrique à dissiper en chaleur à l'intérieur de la batterie.
Avec une charge en 6 minutes, alors la batterie est l'équivalente d'une résistance électrique de 22kW. A titre de comparaison, la puissance d'un four est de 4kW environ

Ça va chauffer fort....
Et comme on est dans un forum écologique, alors on pourrait faire une "cogénération", en profiter pour faire cuire un oeuf sur la batterie en charge....

[invite13fddc90]

Peut être mais il y a des chances pour que cette méthode permette d'améliorer le rendement de charge (du fait qu'il y ai moins de collisions entre molécules) donc de limiter la température lors de la charge. Après il y a peut être un compromis à trouver entre vitesse de charge et température.
De toute manière c'est expérimentale pour le moment, alors inutile de vous exciter car il n'est pas dit que cela aboutisse à une application concrète.

[invitedbb5457c]

il y a des chances pour que cette méthode permette d'améliorer le rendement de charge

A condition que cela n'engendre pas une auto-décharge (pour reprendre la comparaison avec une voiture essence : si le réservoir fuite comme une passoire, peut importe qu'on puisse le remplir rapidement...).