16 mars 2009 les chercheurs ont développé une nouvelle batterie lithium-ion de pointe qui permettra aux téléphones mobiles et les ordinateurs portables à être entièrement chargées en quelques secondes. Batteries des voitures électriques peuvent être facturés en aussi peu que cinq minutes, retirer l'un des principaux obstacles à une plus large adoption des véhicules électriques. La production d'énergie solaire et éolienne pourrait également bénéficier que de meilleures batteries pourraient être utilisés pour stocker le surplus d'énergie.

MIT chercheurs Byoungwoo Kang Gerbrand Ceder ont découvert un moyen de faire un phosphate (LiFePO4) charge de la batterie lithium fer et décharger presque aussi rapide que un supercondensateur. Dans une cellule au lithium-ion typique lorsqu'un courant est appliqué à charger la cellule, les ions lithium se déplacent à une distance à partir du composé de la cathode et sont piégés dans le moyen de stockage d'anode. Lorsque la batterie se décharge production de courant, ces ions se déplacent vers le milieu de cathode et, ce faisant, la circulation du courant de produits.

Débit de charge dans des cellules typiques lithium-ion est ralentie en raison du fait que cela prend du temps pour l'ion lithium à se déplacer hors du matériau de cathode. Diverses techniques ont été essayées pour augmenter cette vitesse, y compris la stratégie de dopage de nanoparticules qui A123 Systems utilise.

Les scientifiques ont noté que le phosphate de fer lithié forme un treillis qui crée de petits tunnels à travers laquelle les ions lithium se jettent, mais que, bien que la cathode semblait idéal il a fallu un certain temps pour les ions de voyager. Le roman solution qu'ils ont conçu était de créer une surface de verre de phosphate de lithium pour enrober ces tunnels. Cette surface de verre sert de piste de vitesse qui transporte rapidement les ions lithium sous et hors tension de la cathode.

Des taux extrêmement élevés peuvent être atteints, à un taux de 200C (correspondant à une seconde décharge totale 18) plus de 100mAh g peut être atteint, et une capacité de 60mAh g est obtenu à un taux de 400C (9 sec à une décharge complète). De tels débits sont de deux ordres de grandeur plus grand que ceux utilisés dans les batteries au lithium-ion actuels. Les taux d'alimentation typiques de matériaux de batterie au lithium-ion sont dans la gamme de 0,5 à 2 kW / kg. La puissance spécifique observée pour le LiFePO4 modifié (170kWkg à un taux de 400C et 90kWkg à un taux de 200C) est de deux ordres de grandeur plus élevé. À ce stade, les chercheurs ont testé uniquement les cellules à 50 cycles, mais ont noté aucune dégradation. Ils ont fait une petite cellule prototype qui peut être complètement rechargée en 10 à 20 secondes, comparativement à six minutes pour les cellules faites de façon standard.

Cette nouvelle capacité de charger et décharger les batteries lithium-ion en quelques secondes brouille la distinction entre les batteries et supercondensateurs. En plus d'être en mesure de charger le portable de l'un en quelques secondes, ce qui aura un impact majeur sur les voitures électriques. Si l'alimentation de réseau électrique était disponible, une voiture électrique avec une batterie 15 kWh pourrait être accusé en cinq minutes. Cela exigerait la livraison de 180 kW d'énergie dans ce laps de temps.

Deux entreprises ont déjà autorisé la technologie dont l'un comprend A123 Systems. Parce qu'elle implique une nouvelle approche de la fabrication de matériaux pour batteries lithium-ion, plutôt que d'un nouveau matériau, il pourrait être prêt dans deux à trois ans.

Paul Evans