Les batteries lithium-ion alimenteront-elles les voitures?

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Galerie d'images: Voitures hybrides La Chevrolet Volt, un hybride rechargeable conçu pour parcourir jusqu'à 40 miles avec une batterie au lithium-ion. Voir plus de photos de voitures hybrides. Alex Wong / Getty Images

Une progression vers les voitures hybrides et électriques semble être une étape naturelle dans l'évolution de la technologie automobile. Les analystes ne prédisent pas une baisse des prix du pétrole et du ga-soline de sitôt, ce qui fait passer les constructeurs automobiles à la vitesse supérieure pour trouver le meilleur moyen d'alimenter les véhicules. Si les concept-cars récents révélés par les grands constructeurs automobiles sont des prédicteurs précis, Batteries lithium-ion (Li-ion) peut être cette balle magique.

Prenez, par exemple, le Chevrolet Volt. Il s'agit du concept-car hybride rechargeable de General Motors conçu pour parcourir 64,3 kilomètres (40 miles) entièrement alimentés par des batteries Li-ion. Après cela, un petit moteur à essence prendra le relais pour 965 kilomètres supplémentaires. Cela signifie que de nombreuses personnes pourraient effectuer leur trajet quotidien sans brûler une goutte d'essence. En outre, la société prévoit de commencer à les lancer en masse d'ici 2010.

Vous pouvez recharger certaines batteries au lithium-ion en branchant la voiture sur une prise de courant. VisionsofAmerica / Joe Sohm / Getty Images

Et Chevrolet n'est pas seul dans la tendance Li-ion. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler et Saturn ont tous présenté en avant-première des concept-cars 2008 équipés de batteries Li-ion pour une conduite plus écologique [source: Mahoney].

Pourquoi cette adoration des batteries Li-ion en premier lieu? La Toyota Prius et deux nouveaux hybrides que la société a dévoilés en juin 2008 utilisent une batterie nickel-hydrure métallique. Selon les normes les plus récentes de l'EPA, la Prius obtient un total de 46 miles par gallon - sans oublier qu'elle s'est vendue comme des petits pains. [source: fueleconomy.gov].

Mais en termes d'énergie, les batteries Li-ion sont tout simplement plus puissantes. Les batteries Li-ion stockent plus d'énergie dans des espaces plus petits que les batteries plomb-acide et nickel-métal-hydrure plus traditionnelles. Le lithium a la densité d'énergie et le potentiel électrochimique les plus élevés de tous les métaux, ce qui lui confère cette endurance [source: Buchmann]. Les batteries nickel-métal-hydrure des hybrides sur route sont également lourdes, ce qui limite leur potentiel, tandis que les batteries Li-ion peuvent augmenter la vitesse sans alourdir la voiture. En raison de cette propriété, vous pouvez en trouver des versions plus petites dans de nombreux produits électroniques grand public, tels que les ordinateurs portables, les téléphones portables et les iPod.

Mais il y a quelques obstacles sur la route pour que les batteries Li-ion deviennent l'essence de demain, à savoir la sécurité, les coûts et la longévité. Nous allons vérifier les problèmes de sécurité à la page suivante.

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Les batteries et cellules au lithium-ion sont de toutes formes et tailles, mais elles sont toutes similaires. Découvrez à quoi ressemblent les packs et les cellules à l'intérieur.

Vous vous souvenez quand les ordinateurs portables ont pris feu en 2006? C'était la batterie lithium-ion.

Les explosions aléatoires dues à la surchauffe n'étaient pas un problème répandu, mais néanmoins, le fabricant de batteries lithium-ion Sony, qui a sorti la première batterie Li-ion commercialisée en 1991, a dû rappeler plus de 6 millions d'ordinateurs à cause de cela [source: Lamb ].

Les batteries et cellules au lithium-ion sont de toutes formes et tailles, mais elles sont toutes similaires. Découvrez à quoi ressemblent les packs et les cellules à l'intérieur.

Dans les quelques années qui ont suivi, la batterie Li-ion n'a pas complètement retrouvé sa réputation de sécurité. Maintenant, vous pouvez voir pourquoi le mettre à l'intérieur d'une voiture rend certaines personnes un peu anxieuses.

Pourquoi y a-t-il une chance d'explosion? Les batteries Li-ion fonctionnent en séparant ses côtés positif et négatif par une fine couche, appelée électrolyte. L'électrolyte est perforé pour permettre aux ions lithium de passer d'un côté de la chambre à l'autre, générant ainsi un courant. De minuscules morceaux de métal résultant du processus de fabrication peuvent potentiellement rester coincés dans ces perforations, empêchant les ions de circuler librement. La pression et la chaleur peuvent alors s'accumuler, provoquant une explosion. De plus, permettre aux ions de se déplacer trop rapidement peut également entraîner une surchauffe.

Alors, comment le tout électrique Tesla Roadster réussir à emballer 6 831 batteries Li-ion sous son capot sans risquer une explosion majeure? Le système de stockage d'énergie de Tesla qui propulse la voiture est équipé d'un système de refroidissement, qui garantit que les batteries ne surchauffent pas. Il régule également la vitesse du flux d'ions pour les empêcher de se recharger ou de se drainer trop rapidement.

Depuis que les constructeurs automobiles et les scientifiques réalisent le vaste potentiel des batteries Li-ion, ils ont consacré du temps et de l'argent à la recherche de moyens de réduire les risques pour la sécurité. Par exemple, nanotechnologie, l'étude des atomes et des nanostructures peut être en mesure de prévenir ces explosions dangereuses. Les nouveaux nanomatériaux, tels que le nanophosphate, ne sont pas sujets aux courts-circuits comme le graphite, l'électrolyte Li-ion traditionnel [source: Peter].

Et en parlant de temps et d'argent, avant que les batteries Li-ion ne fassent leur grande entrée dans le monde de l'automobile grand public, elles doivent être moins chères et plus durables. Découvrez pourquoi et comment sur la page suivante.

Voitures électriques d'antan

La poussée actuelle vers les voitures électriques est plus un renouveau qu'une révolution. En fait, les voitures électriques existaient au début des années 1800, bien avant le moteur à combustion interne. À notre époque, Toyota et General Motors ont sorti des modèles de voitures électriques à la fin des années 90 qu'ils ont finalement retirés de la production..

GM EV-1: General Motors a sorti un petit nombre de ces berlines électriques en 1996, mais uniquement en location. Il a retiré tous les modèles en 2003 après avoir dépensé 1 milliard de dollars pour le développement [source: CBS News]. TIME Magazine l'a également nommée l'une des «50 pires voitures de tous les temps» en raison de sa portée limitée et de ses coûts de production élevés [source: TIME].

Toyota RAV4-EV: la version électrique du célèbre SUV RAV. Comme l'EV-1, Toyota a arrêté de fabriquer ce modèle en 2003. Selon la société, elle a mis la voiture en conserve en raison de la faiblesse des ventes et de l'impraticabilité de sa batterie à faible consommation d'énergie qui coûte plus cher à remplacer que l'ensemble du véhicule [source: Toyota].

Le Tesla slick se vend plus de 100000 dollars en partie à cause des prix élevés des batteries au lithium-ion. Mike Gaustella / WireImage / Getty Images

Le Tesla Roadster peut parcourir l'équivalent de 256 miles par gallon. Branchez-le pendant la nuit et vous pouvez parcourir jusqu'à 402 kilomètres sans vous arrêter à la station-service. Mais il y a un hic - un modèle 2009 se vend plus de 100000 $.

Une partie de ce prix élevé est la conception et les équipements élégants et sportifs de la voiture de sport et la puissance nécessaire pour passer de zéro à 60 miles par heure en moins de quatre secondes - une accélération qui se classe parmi les voitures de sport à essence les plus performantes. Mais ce pouvoir n'est pas bon marché. En fait, les batteries Li-ion sont environ quatre à cinq fois plus chères que celles au nickel-métal-hydrure [source: Popely]. Étant donné que les packs compatibles avec les voitures peuvent coûter entre 10 000 et 15 000 dollars chacun, trouver une alternative moins chère sera un obstacle majeur pour les constructeurs automobiles qui souhaitent les commercialiser [source: Popely].

Il y a aussi un problème avec la durée de vie de la batterie. Comme les piles AA que vous insérez dans la télécommande de votre téléviseur, les piles Li-ion finissent par mourir. Même si vous ne les utilisez pas, ils commenceront à se dégrader dès qu'ils seront fabriqués. Vous pouvez les recharger, mais seulement un nombre limité de fois. C'est comme essayer de remplir un pichet d'eau qui a un petit trou qui grossit de plus en plus à chaque utilisation.

Nous mesurons la longévité de la batterie en termes de cycle de vie, ou le nombre de fois où vous pouvez la décharger, la recharger et l'utiliser à nouveau. Avec les batteries Li-ion, partir d'une batterie entièrement rechargée à 100% vous donnera une durée de vie individuelle plus longue, mais réduira le nombre total de cycles que vous en retirerez. Pour cette raison, le Tesla Roadster ne vous permet pas de recharger plus de 95% de la puissance d'origine ou de la laisser s'écouler à moins de 2% [source: Eberhard et Straubel]. En outre, la société prévoit que la batterie dure 100 000 miles, soit cinq ans. À ce stade, vous devrez remplacer la batterie.

Comme pour le problème de la sécurité, les chercheurs recherchent une alternative au lithium plus durable. Et encore une fois, la nanotechnologie semble être en tête du peloton de solutions potentielles. Une société, Altair Nanotechnologies, a annoncé en 2006 qu'elle avait trouvé un nouveau matériau qui survivrait de loin aux batteries Li-ion et se rechargerait plus rapidement pour le même prix, appelé titanate de lithium [source: Bullis]. Le constructeur automobile canadien Phoenix Motorcars utilise des batteries au titanate de lithium dans sa gamme de voitures électriques d'une autonomie de plus de 100 milles.

Toshiba a également sorti une batterie Li-ion à chargement rapide initialement pour les vélos et les véhicules de construction qu'elle souhaite à terme tester dans les voitures [source: MSNBC]. En juin 2008, Toyota a également annoncé son intention de s'associer à la société qui produit ses batteries hybrides actuelles pour développer des batteries Li-ion d'ici 2009 [source: Kim].

Avec autant d'énergie consacrée au développement des batteries Li-ion, il est fort possible qu'elles alimentent nos voitures dans un proche avenir. Pour plus d'informations sur les voitures de demain et les informations associées, visitez les liens sur la page suivante.

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Plus de liens intéressants

  • FuelEconomy.gov
  • Chevrolet Volt
  • Moteurs Tesla

Sources

  • Buchmann, Isidor. "Le lithium-ion est-il la batterie idéale?" Université de la batterie. Mis à jour en novembre 2006. (26 juin 2008)
  • Bullis, Kevin. «La voiture au lithium-ion». Revue de la technologie. MIT. 24 mars 2006. (26 juin 2008) http://www.technologyreview.com/Biztech/16624/page1/
  • Cotta, Rick. "Batteries hybrides: pas de pire pour l'usure?" Guide du consommateur Auto. (1er juillet 2008) https: //consumerguideauto..com/hybrid-batteries-none-the-worse-for-wear-cga.htm
  • Eberhard, Martin et Straubel, JB. «Un peu sur les piles». Tesla Motors. 30 novembre 2006. (26 juin 2008) http://www.teslamotors.com/blog2/?p=39
  • Hall, Kevin G. «Développement de carburant de prix élevés du pétrole de nouvelles batteries hybrides». Journaux McClatchy. 8 juin 2008. (26 juin 2008) http://www.mcclatchydc.com/226/story/39869.html
  • Kim, Chang-Ran. "Toyota lancera la sortie de la batterie lithium-ion en 2009." 11 juin 2008. (26 juin 2008) http://www.boston.com/news/world/asia/articles/2008/ 06/11 / toyota_to_start_lithium_ion_battery_output_in_2009 /
  • Lamb, Gregory M. "La recherche d'une meilleure batterie continue d'avancer". Moniteur de la science chrétienne. 18 septembre 2006. (26 juin 2008) http://www.csmonitor.com/2006/0918/p13s01-stct.html
  • LaReau, Jamie. "Lutz de GM parle de batteries lithium-ion, de voitures et de Toyota." Nouvelles de l'automobile. 19 novembre 2007.
  • Mahoney, Patrick G. "Concept cars d'une couleur différente… Vert." Conception de la machine. 10 avril 2008. (26 juin 2008)
  • Personnel MSNBC. "Batterie révolutionnaire pour voitures électriques?" MSNBC. 13 décembre 2007. (26 juin 2008) http://www.msnbc.msn.com/id/22240865/
  • Peter, Tom A. "Battery Tech Starts Catching Up to High Tech." Moniteur de la science chrétienne. 15 mars 2007. (26 juin 2008) http://www.csmonitor.com/2007/0315/p14s01-stct.html
  • Popely, Rick. "La course de voitures à piles est lancée: malgré les problèmes actuels de coût et de sécurité, les constructeurs automobiles considèrent les plug-ins et les hybrides comme un remède à la future essence de 5 $ le gallon." McClatchy - Nouvelles d'affaires de la Tribune. 18 juin 2008. (26 juin 2008) http://www.chicagotribune.com/business/chi-wed-car-batteries_06-17jun18,0,4936123.story



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