Les véhicules électriques (VE) sont de plus en plus populaires en tant qu’alternative aux moyens de transport traditionnels. Ils sont motivés par des préoccupations de sécurité énergétique, la nécessité de lutter contre le changement climatique et une demande énergétique croissante. La batterie joue un rôle essentiel dans l’adoption des VE, car elle détermine leur coût, leur autonomie et leur sécurité.
Le fonctionnement des batteries de véhicules électriques
Contrairement aux batteries de démarrage, d’éclairage et d’allumage (DEA), les batteries des voitures électriques sont conçues pour fournir de l’énergie sur de longues périodes et sont des batteries à cycle profond. Elles sont plus petites, plus légères et présentent un rapport puissance-poids élevé, une énergie spécifique et une densité énergétique accrues. Les technologies antérieures ne répondaient pas aux spécifications requises, notamment en termes d’autonomie. Cependant, grâce aux récents développements dans la technologie des batteries au lithium-ion, ces limitations ont été éliminées. Aujourd’hui, les batteries au lithium-ion et au lithium-polymère sont les plus utilisées dans les véhicules électriques modernes, en raison de leur haute densité énergétique par rapport à leur poids.
Composition d’une batterie de véhicule électrique
Une batterie de véhicule électrique est composée de cellules électrochimiques. Ces cellules convertissent l’énergie chimique stockée en énergie électrique grâce à un processus électrochimique. Une batterie de véhicule électrique est généralement constituée de modules de batterie qui sont assemblés pour protéger les cellules contre les vibrations, la chaleur et les dangers externes. Ces modules se composent de nombreuses cellules discrètes connectées en série et en parallèle pour atteindre les exigences totales de tension et de courant du module. Le pack de batteries est la forme finale d’une batterie de véhicule électrique installée dans le véhicule. Il est contrôlé par une unité de surveillance ou un système de gestion des batteries.
Chimie de la batterie de voiture électrique – Fonctionnement
Une batterie électrique convertit l’énergie chimique stockée directement en énergie électrique. Par exemple, une cellule au lithium-ion est composée de deux électrodes de matériaux différents. La cathode est généralement faite de LiCoO2 ou LiMn2O4, tandis que l’anode est traditionnellement construite à partir de graphite et d’autres matériaux carbonés. Pendant le processus de charge, les ions Li+ se déplacent de l’anode à la cathode à travers un séparateur imprégné d’électrolyte. Les électrons circulent dans le circuit externe dans la direction opposée. Pendant la décharge, les électrons circulent du négatif (anode) vers le positif (cathode) à travers le circuit externe.
Tous les types de batteries utilisent le principe de la réaction d’oxydoréduction. Dans une cellule électrochimique, des réactions d’oxydoréduction se produisent dans deux électrodes séparées par un électrolyte. L’élément donneur, l’anode, est oxydé tandis que l’élément récepteur, la cathode, est réduit. Les réactions chimiques permettent le transfert d’électrons d’un élément à un autre.
Prochains défis et avenir des batteries de véhicules électriques
Malgré les progrès réalisés dans la technologie des batteries au lithium-ion, plusieurs défis demeurent, notamment le coût et les questions environnementales liées à l’extraction et au recyclage du lithium. Cependant, la recherche continue sur les matériaux de batterie et les technologies de gestion des batteries laisse entrevoir un avenir plus prometteur et durable pour les véhicules électriques.
