Cette ingénieuse housse de voiture peut protéger les batteries des véhicules électriques contre les changements climatiques extrêmes

Dec 07, 2023

Les batteries qui alimentent les voitures électriques sont connues pour être sensibles aux températures extrêmes. Par exemple, l’autonomie d’un véhicule électrique diminue à mesure que la température baisse, tandis que les temps de charge augmentent. Il s'agit d'un ajustement temporaire, mais pour les personnes vivant dans des régions soumises à des vagues de froid prolongées, c'est un problème.

De jour comme de nuit, les températures peuvent également changer considérablement et ces fluctuations sont également connues pour avoir un impact sur la durée de vie de la batterie. Dans les environnements chauds, la charge énergétique liée au refroidissement de l’habitacle d’une voiture électrique n’est pas négligeable. Mais le déploiement d’un système de régulation de la température pour maintenir un blindage thermique d’un véhicule électrique entraîne un coût énergétique.

Les réactions électrochimiques qui alimentent la batterie sont au cœur de tous les problèmes des véhicules électriques sensibles à la température. Lorsque la température extérieure baisse, le rythme des réactions chimiques ralentit et le chargement de la batterie prend donc plus de temps. Heureusement, les scientifiques ont développé une couverture qui ne nécessite pas d'alimentation externe et protège les véhicules électriques en été et en hiver.

Des chercheurs de l'Université Jiao Tong de Shanghai affirment désormais avoir créé une cape thermique passive capable de faire baisser la température d'un véhicule de 8 degrés Celsius lorsqu'il fait chaud dehors pendant la journée et de le maintenir au chaud jusqu'à 6,8 degrés Celsius lorsqu'il fait froid la nuit.

Le mot « passif » est ici d'une grande importance, car la cape ne nécessite pas de source d'énergie externe pour faire son travail. Mais pour comprendre pourquoi cette cape pourrait constituer une avancée majeure, nous devons d’abord comprendre pourquoi les températures constituent une réelle menace pour les voitures électriques.

Un scénario courant de dégradation de la batterie qui se produit en raison d’une charge à courant élevé à basse température est appelé placage au lithium. Il s'agit du « processus de vieillissement le plus grave des batteries Li-ion » se produisant à basse température, un processus qui réduit considérablement la quantité de lithium cyclable.

Selon ce document de recherche, le placage au lithium est unique par rapport aux autres formes de dégradation des matériaux en raison de sa dépendance à la température externe. De plus, cela ne fait qu’empirer avec le temps à mesure qu’une nouvelle couche superficielle se forme, isolant le matériau actif nécessaire aux réactions électrochimiques. En parlant d’électrochimie ici, la décomposition des électrolytes se produit également à des températures élevées dans les batteries des véhicules électriques.

Un autre document de recherche publié dans le IEEE Journal mentionne qu'une température plus élevée augmente le coût de l'usure des batteries des véhicules électriques et réduit leur cycle de vie. Un document de recherche publié par l'American Automobile Association a conclu que lorsque la température ambiante moyenne s'élève à 95 degrés Fahrenheit par rapport aux tests EV effectués à 75 degrés Fahrenheit, cela entraîne « une diminution de 17 % de l'autonomie combinée et de l'économie de carburant équivalente combinée ». "

Les pertes pourraient aller jusqu’à 41 % lors de l’utilisation de systèmes de chauffage et de refroidissement embarqués. Le constructeur de voitures électriques Polestar indique dans sa documentation d'aide que si le temps extérieur est froid et que vous craignez que le groupe motopropulseur fonctionne avec une efficacité moindre, préchauffer la voiture pendant qu'elle est branchée peut offrir un certain gain d'autonomie.

Au cours des tests, l'équipe a constaté que lorsque la température extérieure était d'environ 31 degrés Celsius, la température de l'habitacle d'une voiture électrique recouverte d'une cape était maintenue à 22,8 degrés Celsius. En comparaison, la température de l'habitacle de la voiture, sans aucune sorte de couverture thermique, a atteint une température stupéfiante de 50,5 degrés Celsius au plus fort de la journée, ce qui équivaut à une différence stupéfiante de 27,7 degrés Celsius.

En changeant le scénario de température, la cape maintenait la température de la cabine environ 7 degrés Celsius plus chaude que les environs froids la nuit. Notamment, la température de la cabine n’est jamais descendue en dessous de 0 degré Celsius, quelle que soit la température extérieure en hiver.

La cape suit une conception à double couche. La couche externe est constituée de fines fibres de silice – le même matériau qui produit le sable de plage, le granit et le verre, et qui se trouve également être l’un des matériaux les plus abondants sur Terre. Les fibres de silicium ont ensuite été recouvertes de nitrure de bore hexagonal – utilisé industriellement pour améliorer la conductivité thermique et les revêtements isolants – sous forme de flocons.