L’objectif des fabricants de véhicules électriques est de faire en sorte que l’expérience de recharge soit fondamentalement la même que celle d’un véhicule à moteur thermique. À l’heure actuelle, même les meilleurs véhicules entièrement électriques mettent entre 30 et 40 minutes pour se recharger la plupart du temps, car beaucoup sont limités à moins de 300 kW de charge rapide en courant continu. Il semble désormais que Polestar se rapproche de la prochaine étape de la technologie des batteries : la charge extrêmement rapide (XFC). En partenariat avec StoreDot, Polestar a construit une berline électrique Polestar 5 avec une batterie capable de charger de 10 % à un état de charge (SOC) à 80 % en presque le même temps qu'il faut pour faire le plein d'une voiture moyenne.
Pourquoi est-ce une grosse affaire ? On nous l'a déjà promis
Il semble que l’anxiété liée à l’autonomie des véhicules électriques ait été bien oubliée par la plupart des gens lorsqu’il s’agit de véhicules électriques. Aujourd'hui, le problème est lié à l'anxiété liée au chargeur, à la fois à la recherche d'un chargeur qui fonctionne de manière fiable et au temps passé à attendre que leur tout électrique se charge sur un chargeur rapide CC. Bien que plus rapide qu'auparavant, le temps moyen passé sur une borne de recharge rapide publique se situe entre 30 et 40 minutes pour passer de 10 % à 80 % de SOC.
C'est encore long, surtout si l'on compare ce temps au remplissage du réservoir de carburant de la plupart des véhicules à moteur thermique, ainsi qu'à la prévalence et à la fiabilité des stations-service. C'est pourquoi le XFC est à ce stade le Saint Graal de la technologie des véhicules électriques et des batteries. Si charger pour gagner 200 miles ou plus d’autonomie équivaut au même temps pour remplir un réservoir de carburant, alors le dernier obstacle à la possession d’un véhicule électrique disparaîtra de la conversation, tout comme l’anxiété liée à l’autonomie. Il a été démontré que cette démo de Polestar charge une berline électrique Polestar 5 à partir de ce SOC de 10 à 80 % en seulement 10 minutes, car ces cellules à dominante silicium – comme les appelle StoreDot – peuvent démarrer à 310 kW et ont atteint un maximum de consommation. 370 kW de puissance jusqu'à 80 %.
Bien que nous ayons vu des batteries à l’échelle du laboratoire atteindre des taux de charge plutôt rapides, rien n’a encore été commercialisé. C'est pourquoi cette nouvelle de Polestar est très importante : il ne s'agit pas seulement d'un démonstrateur à l'échelle du laboratoire. Il s’agit d’un véritable véhicule construit avec une capacité de batterie réelle.
Une véritable démonstration à l’échelle d’une batterie
Oui, la démonstration de Polestar et StoreDot ne consiste pas simplement en une seule cellule dans un laboratoire qui est ensuite estimée à une batterie de véhicule équivalente. Dans la structure du véhicule de démonstration Polestar 5 se trouve une batterie d’une capacité réelle de 77 kWh. Bien que ce soit plus petit que le pack de 100 kWh plus que le 5 serait censé être livré, Polestar et StoreDot affirment que la capacité d'étendre le pack à la même capacité est possible. Ce qui est encore mieux, c'est que le taux de charge est constant tout au long du temps de charge. Polestar affirme qu'il est possible de s'arrêter sur un chargeur rapide public à 50 % de SOC et qu'il ne faut qu'environ cinq minutes pour atteindre 80 %, car le SOC n'affecte plus le taux de ces cellules à prédominance de silicium.
Attendez, quel genre de cellule ?
C’est l’autre partie intéressante de ces cellules StoreDot. Plutôt que d'utiliser des cellules Lithium-Ion ou Lithium-Fer-Phosphate (LFP ou LiFePo4) à base de Nickel-Manganèse-Cobalt (NMC), ces cellules utilisent une anode (le côté positif d'une batterie) fabriquée à partir d'une concentration de silicium supérieure à 40 pour cent tandis que la cathode (le côté négatif) reste une couche de nickel tout en continuant à utiliser du lithium pour l'électrolyte. Auparavant, les anodes à base de silicium étaient prohibitives car le silicium est fragile aux contraintes mécaniques provoquées par l'expansion du silicium pendant la charge et peut gonfler (jusqu'à 400 %, selon StoreDot). Ceci s’ajoute aux défis liés à la fiabilité du cycle de vie et à la construction de l’anode en silicium.
Cela dit, il offre un énorme avantage par rapport à l’utilisation typique de cellules à base de lithium à anode en graphite. Là où il faut six atomes de graphite pour contenir un seul atome de lithium, un seul atome de silicium contient quatre atomes de lithium. Cela signifie que les anodes en silicium sont plus denses en énergie et peuvent conduire à des batteries physiquement plus petites et, potentiellement, à des batteries plus légères. Cela signifie également que les batteries peuvent devenir moins chères. Selon S&P mondial dans un rapport de 2023, « le coût variable du silicium est inférieur à 2 dollars par kWh » tandis que « le graphite coûte 7 dollars par kWh ».
Selon StoreDot, sa cellule exclusive peut contrôler les problèmes de gonflement et d'expansion inhérents aux anodes en silicium. Ce qui est encore plus impressionnant, c'est que ce taux de charge allant jusqu'à 370 kW a également été réalisé sans aucun refroidissement spécial et que le seul changement apporté par rapport à la Polestar 5 a été l'installation de la batterie StoreDot de 77 kWh. « C'est la preuve que nous pouvons désormais charger à ces vitesses dans une voiture standard. Nous n'avons rien ajouté de nouveau en dehors de la batterie. Elle avait toujours la pompe de refroidissement et le ventilateur d'origine », a déclaré Jens Groot, ingénieur en chef du système de batterie chez Polestar. .
Super, quand l'aurons-nous ?
C'est la seule partie malheureuse de l'histoire. Même si c'est une réalité sur ce prototype, Polestar et Jens affirment que c'est encore un peu loin. « Nous avons généralement un cycle de développement de deux à trois ans, donc je dirais que nous pourrions mettre cela en production dans ce délai », a déclaré Jens dans un communiqué de Polestar. Cela signifie que nous ne verrons probablement pas de silicium StoreDot. domineront les batteries des premières Polestars jusqu'entre 2026 et 2027 et la première berline Polestar 5 aura très probablement encore une batterie NMC standard. Malgré cela, c'est toujours une nouvelle encourageante et quelque chose qui deviendra très probablement une réalité, contrairement à de nombreux autres laboratoires. -batteries à grande échelle capables de taux de charge XFC.
