L’économiste
Une file de véhicules électriques (VE) branchés sur des chargeurs pendant que leurs conducteurs attendent patiemment que leurs batteries soient rechargées est devenue un spectacle familier dans de nombreuses stations-service. Alors que certains des véhicules électriques les plus récents peuvent se recharger en 20 minutes environ, beaucoup prennent beaucoup plus de temps. Pourtant, certains conducteurs de véhicules électriques pourraient bientôt reprendre la route beaucoup plus rapidement. Les entreprises développent des systèmes de recharge ultra-rapides capables de recharger une batterie en presque le même temps qu’il faut pour recharger une voiture à combustible fossile. Une recharge rapide pourrait lever les derniers obstacles à l’adoption généralisée des véhicules électriques.
Un de ces systèmes sera dévoilé à Paris le 8 avril par le chinois BYD, le plus grand fabricant mondial de véhicules électriques. Il se compose d’un puissant chargeur drive-through de 1 500 kilowatts (kW), qui ressemble à un grand portique aérien d’où descendent les câbles de recharge. Lorsqu’elle est branchée sur une Denza Z9GT, le nouveau modèle haut de gamme de BYD, la « batterie lame » de 122 kilowattheures (kWh) de la voiture peut passer de 10 % de sa capacité à 70 % en cinq minutes. La voiture peut être complètement chargée en neuf minutes.
Pour recharger une batterie de véhicule électrique, un chargeur est nécessaire pour convertir le courant alternatif, fourni par le secteur, en courant continu, qui est le type utilisé par les batteries. Un chargeur contenu dans les voitures elles-mêmes peut gérer une charge lente pendant la nuit lorsqu’il est branché sur une prise domestique. Pour des recharges rapides, un kit beaucoup plus costaud est nécessaire. Ceci est contenu dans les chargeurs rapides publics, qui convertissent l’énergie directement du réseau, en contournant le chargeur de la voiture. Cela permet d’injecter plus de puissance dans la batterie plus rapidement.
Il existe cependant une limite à la vitesse à laquelle une batterie lithium-ion, du type couramment utilisé dans les véhicules électriques, peut être rechargée. Lorsque la batterie est branchée, les particules chargées appelées ions lithium migrent de la cathode vers l’anode, où elles sont évacuées et stockées. Lorsque la batterie est déchargée, les ions reviennent. La difficulté est qu’à mesure que le taux de charge augmente, des goulots d’étranglement peuvent se former dans le flux d’ions, en particulier vers l’anode. Cela crée une résistance qui produit une chaleur dommageable.
BYD affirme que sa Blade Battery utilise des cathodes et des anodes qui ont été conçues au niveau moléculaire pour permettre aux ions de circuler plus facilement. Cela se fait en partie à l’aide de composants de batterie minces, qui réduisent la résistance interne. Pour que ces batteries soient à la hauteur de leur potentiel, BYD devra installer ses puissants chargeurs de 1 500 kW dans les stations-service, où la plupart des chargeurs rapides existants fonctionnent entre 100 et 350 kW. BYD vise à installer ses gros chargeurs dans le monde entier et espère en avoir 20 000 opérationnels en Chine d’ici la fin de l’année.
Nyobolt, une société de stockage d’énergie issue de l’Université de Cambridge, en Grande-Bretagne, a adopté une approche moins intimidante face au même problème. La batterie de 35 kWh installée dans une voiture de sport légère peut, lorsqu’elle est branchée sur un chargeur rapide existant de 350 kW, passer de 10 % de sa capacité à 80 % en moins de cinq minutes. Bien que la batterie ait une petite capacité par rapport aux normes actuelles, le poids léger de la voiture lui permet de fournir une autonomie d’environ 250 km. L’entreprise peut également produire des versions plus grandes.
Comme BYD, Nyobolt surmonte le problème de résistance interne en repensant les électrodes. Ses anodes sont construites à partir d’une forme exclusive d’oxyde de niobium-tungstène, qui permet aux ions d’entrer et de sortir beaucoup plus rapidement, augmentant ainsi le taux de charge.
Nyobolt fournit déjà des batteries équipées de ces anodes pour une utilisation dans les centres de données, qui nécessitent des batteries à charge rapide pour atténuer les énormes fluctuations de la demande d’énergie. L’entreprise a également récemment signé un accord avec Symbotic, une société américaine, pour équiper ses robots d’entrepôt de batteries à charge rapide, permettant ainsi aux robots de passer plus de temps à travailler. Nyobolt discute avec un certain nombre de constructeurs automobiles concernant l’utilisation de ses batteries.
Ces augmentations de vitesse ont un coût. L’une des conséquences d’une charge rapide est que la charge supplémentaire exercée sur les batteries peut les amener à perdre leur capacité plus rapidement qu’avec une charge normale. Les ingénieurs s’attaquent également à ce problème. Sai Shivareddy, patron et cofondateur de Nyobolt, affirme que ses batteries ont été testées avec plus de 4 000 cycles de charge rapide, l’équivalent d’une voiture parcourant environ un million de kilomètres, tout en conservant plus de 80 % de sa capacité. BYD affirme que sa batterie aura également une durabilité améliorée. Quoi qu’il en soit, la possibilité de se détendre avec un café ou de faire une sieste pendant que votre VE recharge pourrait bientôt appartenir au passé.
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