CATL a annoncé une avancée dans la technologie des batteries en métal lithium
CATL, le plus grand fabricant de batteries pour véhicules électriques au monde, a annoncé une avancée dans la technologie des batteries en métal lithium (LMB) grâce à une méthode d'analyse statistique appelée Cartographie Quantitative.
Ce qui est connu
Les résultats ont été publiés dans la revue Nature Nanotechnology. CATL affirme avoir pénétré le territoire auparavant inexploré de la stratégie des électrolytes. L'approche innovante permet de créer des LMB avec une haute densité d'énergie et une durée de vie prolongée, résolvant un problème de longue date dans ce domaine. Le prototype optimisé a atteint une durée de vie de 483 cycles et peut être intégré dans des conceptions actuelles pour atteindre des densités d'énergie supérieures à 500Wh/kg, marquant une étape significative vers la viabilité commerciale des applications LMB dans les véhicules électriques et l'aviation électrique.
Les LMB représentent l'un des domaines prometteurs des batteries de nouvelle génération en raison de leur densité d'énergie intrinsèquement élevée. Surtout pour des applications de haute performance telles que les véhicules électriques avec une longue autonomie. Cependant, ces batteries ont longtemps dû faire face à un compromis entre la densité d'énergie et la durée de vie des cycles. Les recherches précédentes se sont concentrées sur l'amélioration des performances des cellules en optimisant les structures de solvatation et les interfaces d'électrolyte. Et ces approches ont souvent été au détriment de la durée de vie, n'offrant pas de solutions commercialement viables. Peu de progrès a été réalisé dans la compréhension du mode de défaillance des LMB en raison de la difficulté à quantifier précisément la consommation de lithium actif et des composants électrolytique pendant les cycles.
Pour surmonter cet obstacle, l'équipe R&D de CATL a développé et affiné un ensemble de méthodes analytiques pour suivre l'évolution du lithium actif et de chaque composant électrolytique au cours du cycle de vie de la batterie. Cette approche a transformé une "boîte noire" en une "boîte blanche", révélant des voies de déplétion critiques menant à la défaillance de la cellule. L'équipe a découvert que, contrairement aux hypothèses précédentes, la principale cause de défaillance des cellules n'est pas la dégradation du solvant, l'accumulation de lithium "mort", ou le dérangement de solvatation, mais la consommation continue du sel électrolytique LiFSI, avec 71% consommé d'ici la fin de vie. Ces résultats soulignent la nécessité d'élargir l'objectif de l'industrie au-delà de l'efficacité de la batterie Coulomb (CE), longtemps considérée comme un indicateur clé pour LMB, et d'inclure la longévité de l'électrolyte comme un facteur critique pour la performance soutenue.
Sur la base de ces résultats, CATL a optimisé la composition de l'électrolyte en introduisant un diluant à plus faible poids moléculaire. Cet ajustement a augmenté la fraction massique de sel LiFSI, amélioré la conductivité ionique et réduit la viscosité, tout en n'augmentant pas la masse totale de l'électrolyte utilisé. Le prototype LMB résultant, tout en exhibant la même CE que l'itération précédente, double la durée de vie de cyclage à 483 cycles et peut être utilisé dans de nouvelles conceptions avec des densités d'énergie supérieures à 500Wh/kg. En d'autres termes, CATL promet à la fois des batteries efficaces et durables.
La recherche a été menée au laboratoire 21C de CATL, qui se concentre sur le développement de technologies de batteries de nouvelle génération. CATL a investi un total d'environ 18,6 milliards de yuans (2,59 milliards de dollars) dans la recherche et le développement en 2024.
Source: CATL
