Expliqué : Comment la recherche IIT peut améliorer les performances des batteries lithium-ion

Des chercheurs de l'IIT Guwahati ont développé une technique qui permet d'estimer avec précision l'un des états internes les plus importants de la batterie, connu sous le nom de SOC, abréviation d'état de charge.

Les chercheurs ont essayé de trouver des alternatives ou des moyens d'améliorer les batteries lithium-ion. (Image représentative)

Des chercheurs de l'IIT Guwahati ont développé une technique pour améliorer les performances des batteries lithium-ion rechargeables, qui alimentent la plupart des appareils portables utilisés aujourd'hui. Leurs résultats ont été publiés dans la revue IEEE Xplore le mois dernier.

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Que sont les batteries lithium-ion ?

Le prix Nobel de chimie 2019 a été décerné conjointement à Stanley Whittingham, John Goodenough et Akira Yoshino pour travaux qui ont conduit au développement des batteries lithium-ion , qui sont utilisés dans la plupart des téléphones mobiles, smartphones, tablettes, ordinateurs portables et banques d'alimentation, entre autres appareils. La première batterie Li-ion commercialement viable a été créée par Yoshino en 1985, qui s'est développée sur les travaux de Whittingham et Goodenough. L'Académie royale des sciences de Suède note que les fondations de la batterie lithium-ion ont été posées pendant la crise pétrolière des années 1970, époque à laquelle Whittingham a commencé à travailler sur le développement de méthodes qui pourraient conduire à des technologies énergétiques sans combustibles fossiles.

Aujourd'hui, la plupart des véhicules électriques (VE) utilisent également des batteries Li-ion, mais atteignent lentement leurs limites théoriques de capacité à fournir environ 300 watts-heure par kilogramme d'énergie. Ces batteries peuvent également être utilisées pour stocker l'énergie solaire et éolienne, ce qui signifie qu'avec leur utilisation généralisée, il peut même être possible de vivre dans une société sans carburant.

Même ainsi, certains des inconvénients des batteries Li-ion incluent leur susceptibilité à la surchauffe et leur tendance à s'endommager à haute tension, car elles sont fabriquées avec des matériaux inflammables et combustibles. Ces batteries commencent également à perdre de leur capacité avec le temps - par exemple, une batterie d'ordinateur portable utilisée depuis quelques années ne fonctionne pas aussi bien qu'une nouvelle.

Alors, qu'ont maintenant développé les chercheurs ?

Des chercheurs de l'IIT Guwahati ont développé une technique qui permet d'estimer avec précision l'un des états internes les plus importants de la batterie, connu sous le nom de SOC, abréviation d'état de charge. Le SOC reflète la capacité restante de la batterie, c'est-à-dire la quantité de charge supplémentaire qui peut être retirée de la batterie avant qu'elle ne soit complètement déchargée. La connaissance de la capacité restante permet d'optimiser l'utilisation de la capacité de la batterie, d'éviter la surcharge et la sous-charge de la batterie, augmente sa durée de vie, réduit les coûts et garantit la sécurité de la batterie et de son environnement, selon un communiqué de presse publié par IIT Guwahati.

Pour améliorer la durée de vie d'une batterie et optimiser sa capacité, il est important de prédire avec précision ses différents états. L'un de ces états est le SOC, qui a été jusqu'à présent difficile à estimer. A travers leurs travaux, les chercheurs ont proposé une approche qui évite la surestimation et donc aide à prendre des mesures précises.

Existe-t-il des alternatives aux batteries Li-ion ?

Les chercheurs ont essayé de trouver des alternatives ou des moyens d'améliorer ces batteries. En 2019, le Johns Hopkins Applied Physics Laboratory a développé une batterie lithium-ion qui ne prend pas feu.

Plus tôt en janvier 2020, des chercheurs australiens ont affirmé avoir développé la batterie au lithium-soufre (Li-S) la plus efficace au monde, capable d'alimenter un smartphone pendant cinq jours consécutifs, l'équivalent d'une voiture électrique capable de parcourir une distance de plus de 1 000 km.

Bien que les matériaux utilisés dans les batteries Li-S ne soient pas différents de ceux des batteries Li-ion, les chercheurs australiens ont reconfiguré la conception des cathodes au soufre (un type de conducteur électrique à travers lequel les électrons se déplacent) pour supporter des contraintes plus élevées sans chute de tension. capacité globale.

Les batteries Li-S sont généralement considérées comme les successeurs des batteries Li-ion en raison de leur coût de production inférieur, de leur efficacité énergétique et de leur sécurité améliorée. Leur coût de production est moindre car le soufre est disponible en abondance.

Néanmoins, la commercialisation de ces batteries a rencontré quelques difficultés, principalement en raison de leur courte durée de vie et de leurs faibles capacités d'alimentation instantanée.

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