La société technologique finlandaise Donut Lab a publié de nouvelles données de tests indépendants pour sa soi-disant batterie Donut, et l'affirmation principale est que la cellule à semi-conducteurs ne survit pas seulement à la chaleur extrême, elle prospère.
Donut Lab est l'entreprise technologique derrière les batteries, les moteurs et les systèmes de contrôle utilisés dans les motos électriques Verge.
Vous aimerez peut-être également lire notre meilleur guide des motos électriques.
Les tests ont été effectués par le Centre de recherche technique VTT de Finlande dans des conditions de laboratoire contrôlées, en mettant l'accent sur les performances à haute température. C'est important, car la chaleur est le talon d'Achille des batteries lithium-ion conventionnelles.
Quiconque a suivi le développement des véhicules électriques ou des vélos électriques connaît le problème des batteries lithium-ion traditionnelles. Poussez-les fort, que ce soit grâce à une charge rapide, une charge élevée et soutenue, un temps chaud, une conduite agressive et des températures qui grimpent. Une fois que l’on se situe au nord d’environ 60 à 70°C, la dégradation s’accélère. La résistance interne augmente, la capacité diminue et, dans le pire des cas, vous vous retrouvez en territoire d'emballement thermique.
C'est pourquoi les vélos et les voitures électriques modernes sont dotés de systèmes de refroidissement, de logiciels de gestion thermique et de tampons de sécurité. La chaleur ne réduit pas seulement l'efficacité ; cela réduit la durée de vie de la batterie et augmente les risques pour la sécurité.
En théorie, les batteries à semi-conducteurs modifient cette équation en supprimant l’électrolyte liquide inflammable et en le remplaçant par un matériau solide. Cela réduit le risque d’incendie et augmente la stabilité thermique. La promesse a toujours été une plus grande densité énergétique, une meilleure sécurité et une durabilité améliorée. Bien que tout cela semble être gagnant-gagnant, le problème, du moins jusqu’à présent, a été de les adapter à une production réelle. Donut Lab dit qu'il est déjà là.
Le test VTT lui-même était assez simple, avec une seule cellule Donut Battery montée sur un profilé en aluminium avec une plaque d'acier appliquant une légère pression pour éviter les points chauds. La capacité a ensuite été mesurée à des températures progressivement plus élevées.
La ligne de base a été établie à température ambiante avec une décharge standard de 1C jusqu'à 2,7 volts, suivie d'une recharge à 4,15 volts. À partir de là, la température de la chambre a été augmentée à 80 °C et le même test de décharge à 1 °C a été répété. Le processus a ensuite été porté à 100 °C, cette fois en utilisant un taux de décharge de 0,5 °C. Enfin, la cellule a été refroidie à 20°C et rechargée pour confirmer qu'elle conservait sa capacité d'origine.
Le communiqué de presse de Donut Lab affirme qu'à 80°C, la cellule a délivré jusqu'à 110 % de sa capacité nominale à température ambiante et l'a fait plus efficacement. À 100°C, il gérait environ 107 % de sa capacité nominale. Sur le papier, cela semble contre-intuitif – les batteries ne sont pas censées gagner en capacité à mesure qu’elles chauffent – mais l’explication réside dans la résistance interne. À mesure que la température augmente, la résistance à l’intérieur de la cellule diminue, ce qui réduit l’affaissement de tension sous charge. Moins de chute de tension pendant la décharge signifie plus d'énergie utilisable avant d'atteindre le seuil de coupure inférieur. Concrètement, la batterie peut accéder à davantage de ce qui existe déjà.
Surtout, la cellule n’a montré aucune dégradation fonctionnelle après avoir été ramenée à température ambiante. Il s'est rechargé à 4,15 volts et a conservé la même capacité de charge qu'avant l'exposition à la chaleur. Même à 100°C, où la pochette extérieure perdait apparemment son vide, les matières actives restaient pleinement opérationnelles.
Si ces résultats se traduisent de la cellule de laboratoire au pack de production complet, cela est potentiellement significatif, en particulier pour les véhicules électriques de performance et les motos électriques.
Les conduites à forte charge, telles que les vitesses soutenues sur autoroute, les séances sur piste et les accélérations agressives, génèrent de la chaleur. Les packs lithium-ion actuels doivent gérer cela avec soin. Lorsque les températures augmentent, les systèmes de gestion des batteries réduisent la puissance pour protéger les cellules. C'est pourquoi certains véhicules électriques performants réduiront discrètement la puissance après des lancements difficiles répétés.
Pour les motos électriques en particulier, l’emballage et le poids sont essentiels. Une batterie qui tolère la chaleur sans matériel de refroidissement élaboré pourrait signifier des vélos plus légers, une architecture plus simple et des performances potentiellement meilleures.
Il convient de garder à l'esprit qu'il s'agit toujours de tests au niveau des cellules et non d'un véhicule complet subissant des milliers de cycles dans des conditions réelles. Les données de longévité, les tests de résistance à charge rapide, la résilience aux chocs et la fabricabilité à grande échelle sont les obstacles qui ont déjà fait trébucher de nombreux espoirs dans le domaine des semi-conducteurs.
Et même si des températures plus élevées peuvent réduire temporairement la résistance interne, une exposition à long terme à une chaleur extrême est généralement un accélérateur de dégradation dans la plupart des produits chimiques des batteries. La question clé sera de savoir comment cette cellule se comportera après des centaines ou des milliers de cycles à haute température.
À l'heure actuelle, les données de laboratoire sont prometteuses, mais la prochaine étape consistera à voir si la batterie Donut peut s'adapter à de vrais véhicules de production et offrir la même résilience lorsqu'elle est installée dans quelque chose qui passe sa vie à rouler dur, et non à rester dans une chambre d'essai.
