MAHLE Powertrain et Allotrope Energy ont dévoilé une nouvelle technologie de batterie qui offre une recharge ultra-rapide couplée à une bonne densité de puissance. En combinant les avantages des super condensateurs et des batteries lithium-ion traditionnelles, la nouvelle technologie lithium-carbone permet de fournir une charge complète en un temps similaire à celui du ravitaillement d’un véhicule à combustion interne. De plus, les cellules Li-C sont exemptes de métaux des terres rares, sont entièrement recyclables et ne sont pas sensibles aux événements d’emballement. Les détails complets seront présentés par le Dr Mike Bassett de MAHLE Powertrain au Cenex-LCV2021.
« L’anxiété liée à l’autonomie est souvent citée comme le principal obstacle à l’adoption des véhicules électriques, mais si la batterie peut être rechargée en même temps qu’il faut pour faire le plein d’un véhicule à moteur thermique conventionnel, une grande partie de cette inquiétude disparaît », suggère le Dr Mike Bassett, responsable de la recherche MAHLE Powertrain.
« Avec l’essor de l’économie à la demande, l’utilisation de cyclomoteurs à essence a rapidement augmenté pour les livraisons urbaines telles que les plats à emporter, ce qui a contribué aux problèmes de qualité de l’air dans nos villes. » continua Bassett. « La décarbonisation de ces livraisons s’est avérée difficile jusqu’à présent sans maintenir un stock de batteries interchangeables coûteuses ou sans passer à un véhicule électrique plus gros et plus lourd avec une consommation d’énergie accrue. »
Cependant, dans un projet de collaboration avec Allotrope Energy, MAHLE Powertrain a étudié comment un cyclomoteur électrique pourrait être utilisé comme véhicule de livraison urbain alimenté par une batterie lithium-carbone de petite capacité peu coûteuse qui pourrait être rechargée entre les arrêts en aussi peu que 90 secondes.
La technologie lithium-carbone d’Allotrope Energy combine les avantages des super condensateurs et des batteries lithium-ion traditionnelles pour fournir une cellule qui peut être rechargée rapidement tout en conservant une bonne densité énergétique. La technologie comprend une anode de type batterie à haut débit et une cathode de type condensateur électrique à double couche (EDLC) haute capacité, séparées par un électrolyte organique.
Le résultat est une cellule de batterie qui ne subit aucun des effets de dégradation thermique subis par les batteries traditionnelles à base de lithium. Sa stabilité, même à des températures élevées, permet une distribution de courant élevée et une recharge rapide, le tout sans avoir besoin de systèmes de refroidissement externes complexes ou de systèmes de gestion de batterie élaborés.
De plus, sa cathode de style condensateur permet une durée de vie de plus de 100 000 cycles, bien supérieure à celle des batteries conventionnelles, tandis que l’élimination des métaux des terres rares et la recyclabilité complète de la conception la rendent meilleure pour l’environnement à la fois pendant la production et longtemps après. .
Dans le cadre du projet, MAHLE Powertrain a étudié le scénario d’un service de livraison de restauration rapide en ville avec un cyclomoteur électrique avec une portée cible de 25 km. Une batterie lithium-ion classique de 500 Wh nécessiterait une recharge à mi-parcours qui, même avec un chargeur rapide, prendrait plus de 30 minutes. De plus, une charge rapide régulière réduit la durée de vie de la batterie au point qu’elle devrait probablement être remplacée tous les ans ou tous les deux ans.
Un pack lithium-carbone, cependant, pourrait être rechargé à 20 kW en seulement 90 secondes, ce qui signifie qu’une charge complète pourrait être réalisée dans le temps nécessaire pour la prochaine livraison à collecter.
« Avec une charge ultra-rapide, la taille de la batterie peut être optimisée pour s’adapter aux scénarios dans lesquels le véhicule sera utilisé, ce qui entraîne non seulement des économies de poids, mais également des réductions de coûts qui abaissent encore les obstacles à la décarbonisation » fit remarquer Bassett.
« Le véritable défi consistait à concevoir une architecture électrique capable d’absorber des taux de charge aussi élevés », a déclaré Bassett. « De plus, en l’absence de systèmes de charge adaptés sur le marché pouvant fournir ces tarifs à partir d’un approvisionnement national, nous avons créé notre propre conception sur mesure. »
La solution proposée par l’équipe de Bassett utilise son propre accumulateur d’énergie intégré à base de condensateurs pour fournir une charge ultra-rapide jusqu’à 20 kW en augmentant la puissance d’une connexion monophasée typique de 7 kW, réduisant ainsi les coûts et la complexité tout en éliminant le besoin de mises à niveau coûteuses de la connexion au réseau électrique.
Le Dr Mike Bassett de MAHLE Powertrain présentera les résultats complets de l’étude lors de l’événement Cenex Low Carbon Vehicle le 23 septembre.
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