Les véhicules électriques sont de plus en plus considérés comme une alternative viable aux moyens de transport traditionnels, en raison des préoccupations en matière de sécurité énergétique, de lutte contre le changement climatique et de demande croissante en énergie. L’élément clé dans l’adoption de ces véhicules est sans aucun doute la batterie, qui détermine leur coût, leur autonomie et leur sécurité.
Les Composants des Batteries de Véhicules Électriques
La batterie de voiture électrique, également connue sous le nom de batterie pour véhicule électrique (BVE), est une batterie rechargeable utilisée pour alimenter les moteurs électriques d’un véhicule électrique à batterie (VEB) ou d’un véhicule électrique hybride (VEH). Contrairement aux batteries de démarrage, d’éclairage et d’allumage (DEA), ces batteries sont conçues pour fournir de l’énergie sur de longues périodes et sont considérées comme des batteries à cycle profond. Elles se caractérisent par un rapport puissance-poids élevé, une énergie spécifique et une densité énergétique élevées. En d’autres termes, des batteries plus petites et plus légères sont préférables car elles réduisent le poids du véhicule et améliorent ses performances.
La Technologie des Batteries Lithium-Ion
Grâce aux progrès récents dans la technologie des batteries lithium-ion, les limitations des technologies précédentes ont été surmontées, notamment en termes d’autonomie. Aujourd’hui, les batteries lithium-ion et lithium-polymère sont les types de batteries les plus couramment utilisés dans les véhicules électriques modernes en raison de leur haute densité énergétique par rapport à leur poids. Cependant, le coût reste un défi majeur.
Composition d’une Batterie pour Véhicule Électrique
La composition d’une batterie pour véhicule électrique peut légèrement varier en fonction du type de véhicule électrique, mais en général, elles sont composées de cellules électrochimiques. Une cellule électrique est essentiellement une source d’énergie électrique continue qui convertit l’énergie chimique stockée en énergie électrique par un processus électrochimique.
Modules et Packs de Batterie
Un module de batterie est un assemblage de cellules de batterie, regroupées pour les protéger des vibrations, de la chaleur et des dangers externes. Un pack de batterie, qui représente la forme finale de la batterie d’un véhicule électrique, est supervisé par une unité de surveillance de la batterie (BMU) ou un système de gestion de la batterie (BMS). Ces dispositifs collectent les données des capteurs du pack et activent les relais du pack.
Types de Batteries Lithium-Ion pour Véhicules
Les cathodes des batteries lithium-ion sont composées de matériaux composites (un composé lithium intercalé) qui déterminent le type de cellule Li-ion. Parmi les types de batteries lithium-ion les plus couramment utilisés, on trouve :
- Lithium Cobalt Oxyde (LiCoO2) : Communément utilisé dans les téléphones mobiles, les tablettes, les ordinateurs portables et les appareils photo.
- Lithium Manganèse Oxyde (LiMn2O4) : Utilisé dans les outils électriques, les dispositifs médicaux et les chaînes cinématiques.
- Lithium Nickel Manganèse Cobalt Oxyde (LiNiMnCoO2) – NMC : Employé pour les outils électriques, les vélos électriques et autres chaînes cinématiques électriques.
- Lithium Fer Phosphate (LiFePO4) – LFP : Candidat pour la production à grande échelle dans les applications de véhicules électriques.
- Lithium Nickel Cobalt Aluminium Oxyde (LiNiCoAlO2) – NCA : Offre une haute énergie spécifique et une longue durée de vie.
Le voltage de travail de ces batteries varie entre 3.0 et 4.0 V, avec une durée de vie de cycle allant de 2 700 à plus de 10 000 cycles selon les conditions.
Cette image illustre la composition de la batterie d’un véhicule électrique, mettant en évidence les cellules, les modules et les packs.
En conclusion, la composition de la batterie d’un véhicule électrique est un sujet complexe mais crucial pour comprendre les performances et l’autonomie de ces véhicules. En utilisant la technologie des batteries lithium-ion et en combinant des cellules, des modules et des packs, les constructeurs automobiles cherchent à développer des batteries plus légères, plus performantes et plus durables pour les véhicules électriques.
