Association nationale pour le développement de la mobilité électrique
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Les technologies utilisées dans les batteries de véhicules électriques

Le point sur les principales technologies utilisées et les facteurs à prendre en compte pour les comparer.
Les technologies utilisées dans les batteries de véhicules électriques

Les premiers accumulateurs ont été développés en étudiant les réactions du couple électrochimique plomb/acide. Les accumulateurs plomb/acide, de par leur grande simplicité offrent deux avantages significatifs, leur coût peu élevé et leur capacité à débiter de forts courants. S'ils sont satisfaisants pour les applications de démarrage des véhicules, ils s'avèrent peu performants pour propulser des véhicules électriques. Ils sont lourds, se chargent lentement et supportent mal les décharges profondes, celles-ci réduisant leur durée de vie.

D'autres couples électrochimiques, différents du couple plomb/acide ont donc été étudiés et développés par les chercheurs. Ils sont apparus à partir des années 1950 élargissant progressivement la famille des accumulateurs. Dans le secteur des batteries dites de traction, celles utilisées dans les transports, les principaux couples électrochimiques utilisés sont :

  • Nickel/Cadmium (Ni-Cd)
  • Nickel/Métal Hydrure (Ni-MH)
  • Nickel/Zinc (NiZn)
  • Sodium/Chlorure de Nickel (Zebra)
  • Lithium/Ion (Li-Ion)
  • Lithium/Polymère (LiPo)
  • Lithium/Phosphate (LiFePO4)
  • Lithium/MétalPolymère (LMP)

Les recherches se sont orientées vers des accumulateurs pouvant contenir le plus d'énergie possible dans le plus petit volume possible tout en étant les plus légers possible et, bien entendu, les moins coûteux à produire en masse.


Éléments de comparaison entre les différents types d'accumulateurs


Pour mesurer les progrès accomplis en un demi siècle il convient de poser quelques éléments techniques de comparaison.


Densité d'énergie

La densité d'énergie d'une batterie permet de déterminer la quantité d'énergie électrique (Watt heure) qu'elle contient dans un volume ou par unité de poids.

2 unités de mesure sont employées : le Watt heure par litre (Wh/L) ou le Watt heure par kilogramme (Wh/kg).


Durée de vie

La durée de vie des accumulateurs est également un critère déterminant pour les comparer. En effet, leurs performances se dégradent avec le temps et certaines technologies sont beaucoup plus endurantes que d'autres. Le critère utilisé est le nombre de cycles de charge et décharge. En quelque sorte le nombre de fois où l'on va pouvoir "faire le plein" avant d'avoir à remplacer les batteries.

La durée de vie, un facteur essentiel, atteint ou dépasse 1 500 cycles pour cinq des technologies disponibles.

Traduction en terme pratique pour les utilisateurs : les packs de batteries permettent de parcourir des kilométrages conséquents avant d'être remplacés. Dans l'hypothèse où un pack de batteries a été dimensionné pour effectuer 150 km sur une charge, un chiffre réaliste avec les technologies actuelles, le remplacement du pack sera effectué à 225 000 km si sa durée de vie est de 1 500 cycles.


Rapidité de charge

Dans les applications liées à la mobilité ce facteur prend de plus en plus d'importance. Les technologies les plus avancées acceptent des courants de charge de plus en plus élevés permettant de réduire les temps d'immobilisation des véhicules. Le temps de charge est exprimé en heures ou minutes pour les technologies les plus rapides à alimenter.



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