US eu quête pour stimuler la batterie 5X avec «Game Changing« tech

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Quête US pour stimuler la batterie 5X cherche «Game Changing« tech

Il y’a un an ce mois-ci , le ministère américain de l’Énergie a annoncé un plan de 120 millions de dollars pour développer une technologie capable d’étendre radicalement la vie de la batterie , et il a fixé une date cible de cinq ans. L’effort de recherche est maintenant dans sa deuxième année et a fait des progrès .

Une équipe de gouvernement , des universités et des chercheurs du secteur privé explore trois recherches possibles “concepts” pour améliorer les piles usagées dans la grille de l’énergie, du transport et de l’électronique grand public . Ils veulent une batterie qui peut sauter batteries lithium-ion passé, une technologie développée dans les années 1970 qui reste un pilier aujourd’hui .

” Nous voulons changer le jeu, fondamentalement “, a déclaré George Crabtree, chercheur principal à l’Argonne National Laboratory et professeur de physique qui dirige l’ effort. L’objectif est de développer une batterie capable de délivrer cinq fois les performances , mesurées en densité d’énergie , c’est aussi cinq fois moins cher , et de le faire en cinq ans.

«Si vous faites quelque chose de moins , il ne sera pas transformationnel », a déclaré Crabtree , se référant à ce qui est maintenant appelé «le plan 5-5-5 ».

Dans la dernière décennie , la performance lithium -ion s’est améliorée à environ 5% par an , et 95% de la communauté des chercheurs batterie reste axée sur la technologie , a déclaré Crabtree . La raison de l’importance de la poursuite des recherches est parce que «c’est un risque relativement faible et il ya une bonne chance d’obtenir cette amélioration progressive “, at-il dit .

Le nombre limité de recherches sur les alternatives au lithium-ion aussi ” signifie que la plupart de tout [ autre ] est inexploré “, a déclaré Crabtree , qui dirige le Centre commun de recherche pour le projet de stockage d’énergie .

Une multiplication par cinq dans les performances des batteries pourrait avoir un impact majeur. La Chevrolet Volt hybride , par exemple, utilise des batteries lithium -ion. Alors que les pilotes Volt moyenne à environ 900 miles entre remplir -ups, conduite sans gaz – en utilisant uniquement la batterie – est limitée à environ 38 miles. Une meilleure batterie avec une gamme de centaines de miles allait changer le potentiel des véhicules électriques . ( Il prend également 16 minutes de temps de charge pour chaque axé mile , l’amélioration que le temps de charge est partie de la recherche . )

Stockage de la batterie améliorée ferait l’énergie éolienne et l’énergie solaire plus rentable , et l’utilité de l’extension de téléphone vie de la batterie de la cellule serait un bienfait évident .

Voici les trois principaux domaines que les chercheurs se penchent sur , selon Crabtree .

Une batterie lithium -ion a aujourd’hui une seule charge qui oscille entre la cathode de la batterie – l’électrode positive – et son anode – l’électrode négative. Les chercheurs envisagent de remplacer le lithium avec du magnésium qui a deux charges , ou de l’aluminium , qui a trois charges . Qu’est-ce que signifie une charge ? L’énergie stockée est directement proportionnelle à la charge de l’ion de travail , de sorte que deux fois la charge signifie deux fois l’énergie , toutes choses étant égales par ailleurs . En termes techniques , l’énergie est chargé fois la tension . Ainsi, deux façons d’augmenter l’énergie sont d’augmenter la charge et augmenter la tension . Sur le papier, au moins , cette approche pourrait doubler ou tripler la densité d’énergie de la batterie.

Grâce au lithium-ion à la cathode , il existe un processus appelé intercalation impliqué que dans les molécules des couches de telle sorte qu’ils peuvent venir ensemble et ensuite renverser . Ce deuxième effort de recherche étudie le remplacement de l’étape d’ intercalation avec une véritable réaction chimique . Les liaisons chimiques stocker plus d’énergie que les ions intercalés . Un processus pourrait impliquer lithium réagir avec l’oxygène . Un processus analogue est une pile à combustible , où un atome d’hydrogène produit de l’eau , sauf dans le cas de la batterie du processus chimique est réversible .

Les liquides peuvent être utilisés pour remplacer les anodes et les cathodes cristallines , ce qui ouvre plus d’espace pour les ions de travail. Cette approche permet d’ utiliser différents types de matériaux pour le stockage de l’énergie , y compris l’agriculture biologique. Le problème est de trouver un liquide qui peut soutenir suffisamment d’ions de travail. Il ya plusieurs défis majeurs , y compris la recherche d’une réaction qui stocke haute énergie de plusieurs dizaines de milliers de réactions possibles. Un autre défi est de trouver un solvant avec une capacité de tension suffisant.

Les chercheurs ont l’intention d’étudier les diverses réactions à l’échelle atomique et moléculaire, et de construire une batterie en fonction de leurs résultats . Ils pourront également s’appuyer fortement sur les systèmes de calcul haute performance pour la simulation , puis limiter les tests physiques de ces choses qui semblent les plus prometteurs .

L’objectif est réalisable , a déclaré Crabtree . “Je pense qu’il ne fait aucun doute qu’il peut être réalisé, dans mon esprit, car il ya tellement de voies inexplorées aux nouveaux systèmes de batteries lithium- ion au-delà qui n’ont pas été explorées avec soin », at-il dit .

 

Source : computerworld.com

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