Pourquoi les véhicules électriques se rechargent-ils lentement? Explication des limites des batteries au lithium

L’un des principaux obstacles pour les acheteurs de véhicules électriques (VE) est la vitesse de recharge. Personne ne veut rester 40 minutes dans une gare routière. Examinons de plus près pourquoi les véhicules électriques mettent autant de temps à se recharger et ce qui est fait pour surmonter cet obstacle majeur à l’adoption des véhicules électriques.

Combien de temps faut-il pour recharger un véhicule électrique ?

Le temps exact nécessaire pour charger une batterie de VE dépendra de la borne de recharge, de la charge restant à remplir sur le VE et d'une myriade de facteurs environnementaux. Par exemple, une Tesla Model 3 entièrement épuisée avec la plus grande capacité cela prendrait huit à 12 heures à recharger à la maison avec un connecteur haute puissance. Pendant ce temps, une station Supercharger pourrait faire le même travail en 25 à 30 minutes.

Les véhicules électriques doivent-ils être complètement chargés ?

L’une des habitudes bien ancrées chez les conducteurs en matière de carburant est de faire le plein à 100 %. Avec l’essence, cela a du sens, mais les batteries peuvent subir des dommages importants lorsqu’elles sont poussées à ces extrêmes de capacité.

Vous avez peut-être vu des fonctionnalités sur ordinateurs portables qui donnent la priorité à la santé de la batterie en plafonnant la charge maximale à 80 %. Il est désormais courant que les téléphones planifient les taux de recharge de manière à ce qu'ils n'atteignent 100 % que lorsque vous êtes sur le point de recharger votre téléphone. se réveiller le matin - de cette façon, la batterie ne passe pas beaucoup de temps à éclater avec pouvoir.

Ces précautions concernent la chimie de la batterie. Comme nous l'expliquons dans notre guide des piles, ils fonctionnent en déplaçant les atomes de lithium d’un côté à l’autre d’une batterie. Les électrons ne peuvent pas accompagner le trajet en raison d’une barrière entre les deux moitiés de la batterie. Ainsi, les électrons empruntent la route panoramique à travers un circuit électrique qui alimente nos appareils. Finalement, les électrons retrouvent leurs amis lithium perdus depuis longtemps de l’autre côté de la batterie.

De chaque côté de la batterie se trouve un support où ces ions lithium peuvent pendre entre-temps. Ces atomes de lithium sont essentiels à la stabilité structurelle des milieux dans lesquels ils se trouvent. Lorsqu’il n’y a pas de lithium à chaque extrémité, ces structures en subissent un coup dur, ce qui réduit leur capacité à accueillir des ions lithium à l’avenir et nuit finalement à la capacité de charge. Une décharge profonde nuit à la durée de vie de la batterie, tout comme une surcharge, pour la même raison: vous privez un côté de la batterie. batterie des atomes de lithium dont les médiums ont besoin pour soutenir la structure et accueillir plus de lithium à l'avenir.

En raison de l’effet de ces charges extrêmes de batterie sur la durée de vie globale, les systèmes de gestion intégrés aux véhicules électriques sous-estimeront la charge réelle au bas de l’échelle et surestimeront la charge au haut de l’échelle. Cela évite aux utilisateurs d’endommager la santé à long terme de leurs batteries au profit d’un peu plus de puissance sur le moment. Ainsi, même si un véhicule électrique indique qu’il est à 100 %, la batterie a probablement encore une mémoire tampon vide qui garantit que vous ne nuisez pas à la durée de vie de la batterie à long terme.

Pourquoi les véhicules électriques se rechargent-ils lentement ?

Si vous chargez une batterie presque épuisée, les premiers 80 % durent environ une demi-heure, tandis que les 20 derniers % prennent tout autant de temps. Comme nous l'avons vu ci-dessus, la durée de vie globale de la batterie est ralentie en raison d'une surcharge, de sorte que les points de charge commenceront à réduire leur puissance lorsqu'ils détecteront que la batterie est presque pleine.

En plus de garantir que la batterie de votre véhicule électrique continue de fonctionner sur le long terme, ce ralentissement est également une mesure de sécurité. Lorsque les batteries deviennent plus chaudes, elles explosent davantage. Oui, les batteries sont recouvertes de couches de refroidissement, mais elles ne suffisent pas à contrecarrer la chaleur générée par la charge.

Comment recharger un véhicule électrique plus rapidement ?

À l’heure actuelle, le moyen le plus rapide de recharger les véhicules électriques est d’utiliser les bornes de recharge à courant continu de niveau 3. Les superchargeurs Tesla sont le grand nom de cette catégorie, mais il existe d'autres alternatives à grande vitesse.

À mesure que la technologie des batteries s’améliore, les temps de charge s’amélioreront probablement également. Les supercondensateurs constituent une avancée prometteuse, permettant aux véhicules de recevoir rapidement une charge importante lors de leurs arrêts. Bien entendu, cela dépend de l’installation de bornes de recharge dédiées le long des itinéraires. Les condensateurs ont également une capacité énergétique beaucoup plus petite qu’une batterie appropriée, nous envisageons donc tout au plus des systèmes hybrides.

Le graphène est un matériau prometteur pour lequel nous sommes je commence à voir dans l'électronique grand public spécialisé dans la recharge rapide. L’extension aux batteries de véhicules électriques permettra d’améliorer progressivement les temps de charge sans avoir besoin de mettre à niveau l’infrastructure. Même si cela dépendra du remplacement des batteries, la technologie fondamentale des batteries ne changera pas grand-chose au-delà de l’échange de graphène comme l’un des principaux composants.

Les batteries à semi-conducteurs représentent un changement beaucoup plus radical dans la technologie des batteries. Ces produits font l’objet de recherches depuis des années et, même s’ils n’ont pas encore vraiment fait leur apparition sur le marché, la promesse est grande. Les batteries à semi-conducteurs sont légères et stables, ce qui signifie qu'elles seraient capables d'accepter une charge plus rapide sans les risques de surchauffe comme celles que l'on voit avec les batteries traditionnelles à électrolytes liquides.

Espérons que cela explique certains des défis liés aux temps de recharge des véhicules électriques. L’attente n’est pas pratique, mais elle permet aux batteries de fonctionner plus longtemps et constitue un filet de sécurité. Dans un avenir proche, l’amélioration des batteries réduira probablement les temps de recharge des véhicules électriques.

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