Où était la batterie à la journée de la batterie de Tesla?

«Le grand format réduit tous les matériaux« inactifs », comme les emballages. Ainsi, la densité énergétique au niveau des packs s’améliorera et les coûts baisseront », déclare Shirley Meng, une scientifique des matériaux qui dirige le laboratoire de stockage et de conversion d’énergie à l’Université de Californie à San Diego. C’est exactement le type d’alimentation électrique robuste dont Tesla aura besoin pour ses véhicules lourds prévus comme le Cybertruck et son semi-électrique. Mais la véritable innovation dans la batterie de Tesla est ce que vous ne pouvez pas voir.

Dans toutes les batteries EV, une fine couche de feuille de cuivre sert de collecteur de courant pour l’anode et une couche de feuille d’aluminium pour la cathode. Un onglet est joint à chacun de ces collecteurs de courant et sert de connexion de la batterie au monde extérieur. Mais ces onglets entravent les performances des cellules et les rendent plus difficiles à produire. Les fabricants doivent utiliser une technique de soudage spécialisée pour les connecter aux collecteurs de courant en feuille, ce qui entraîne une perte de temps et de matériel. Pire encore, les languettes réduisent l’efficacité de la batterie, car le courant électrique doit parcourir toute la longueur de l’électrode pour atteindre chaque languette. L’une des innovations majeures de la nouvelle batterie de Tesla est qu’elle ne fonctionne pas.

«Retirer les onglets de l’équation vous permettra d’avoir plus de surface enduite sur votre électrode, augmentant la capacité de la cellule sans rien changer à la conception», déclare Greg Less, directeur technique du Battery Lab de l’Université du Michigan. «Ce n’est pas une idée nouvelle, mais il y a beaucoup de défis d’ingénierie à faire en sorte que quelque chose comme ça fonctionne de manière fiable et reproductible.»

La clé de la percée de la batterie de Tesla était une image inscrite sur les t-shirts graphiques noirs portés par Baglino et Musk: ce qui ressemblait à un tas de lignes blanches aléatoires était, selon Musk, une représentation «très ésotérique» de la structure d’une batterie de table. Selon Baglino, la société a modelé au laser des collecteurs de courant à feuille existants afin qu’ils puissent avoir des dizaines de connexions aux matériaux d’électrode. Le résultat est un collecteur de courant que Baglino a décrit comme une «spirale de bardeaux» qui ressemble un peu à un tatou enroulé et cuivré.

«La distance que l’électron doit parcourir est bien moindre», a déclaré Musk. «Ainsi, vous avez en fait une longueur de chemin plus courte dans une grande cellule sans tableau que dans une cellule plus petite avec des tabulations. Ainsi, même si la cellule est plus grande, elle a en fait un meilleur rapport puissance / poids. »

Les chercheurs de Tesla ont également considérablement modifié la chimie de leurs électrodes pour améliorer les performances. Tesla est maintenant l’un des nombreux fabricants à produire des anodes riches en silicium, destinées à remplacer les anodes en graphite les plus courantes utilisées aujourd’hui dans les batteries lithium-ion. Lorsqu’une batterie lithium-ion est en cours de chargement, les ions lithium s’écoulent vers l’anode, déplaçant les électrons et créant une charge électrique. Comparé au graphite, le silicium peut absorber beaucoup plus d’ions.

«Le silicium peut stocker environ 10 fois plus d’atomes de lithium que le graphite, ce qui donne aux batteries contenant du silicium une densité d’énergie de 20 à 40% plus élevée», déclare Francis Wang, PDG de NanoGraf, une société qui a développé une anode de batterie silicium-graphène . Mais le silicium peut aussi faire gonfler la batterie comme un ballon. Au fil du temps, l’usure des composants fera chuter les performances. L’incorporation en toute sécurité de silicium dans une anode nécessite généralement une nano-ingénierie des composants de la cathode de manière à contenir le gonflement. Nanograf, par exemple, enveloppe ses anodes à base de silicium dans du graphène, qui agit comme une couverture flexible lorsque l’anode se dilate, la protégeant de la corrosion.

Tesla utilise de petites quantités d’oxyde de silicium dans ses anodes depuis des années. Ce mélange de silicium est effectivement pré-rempli pour réduire les dommages dus au gonflement, mais cela signifie qu’il ne permet également que des gains de performances modestes. Pour obtenir un coup de pouce plus important, il faut généralement nano-ingénierie des particules de silicium pour conserver leurs avantages en tant qu’éponges au lithium-ion tout en réduisant le risque de destruction. Mais Baglino et son équipe ont opté pour une voie plus simple. Leurs anodes en silicium ne sont pas du tout nano-conçues; ce sont du silicium brut stabilisé avec des ions élastiques. Selon Baglino, cela peut augmenter l’autonomie des véhicules de Tesla de 20%.

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Written by Naruto Uzumaki

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