Qu’est-ce qu’une batterie EV ?
Une batterie EV est une batterie destinée aux véhicules électriques (EV).
Au lieu d’épuiser la puissance de la batterie après une utilisation unique, elles peuvent être utilisées en les rechargeant. Les batteries lithium-ion sont actuellement le principal type de batteries EV utilisé.
Les batteries lithium-ion présentent l’avantage d’être plus légères, d’avoir une plus grande capacité et une densité énergétique plus élevée que les batteries plomb-acide qui les ont précédées. Cependant, elles présentent également les inconvénients d’une fuite d’électrolyte et d’un risque d’accident d’allumage. C’est pourquoi les batteries à l’état solide, qui n’utilisent pas d’électrolyte, sont en cours de développement pour constituer la prochaine génération de batteries EV.
Utilisations des batteries EV
Les batteries EV sont utilisées comme batteries embarquées pour alimenter les véhicules hybrides et EV. Récemment, les batteries EV devraient également être utilisées comme centrales électriques virtuelles avec les VE afin d’assurer un approvisionnement stable en électricité, en plus de leur utilisation comme source d’énergie pour les VE.
L’électricité est difficile à stocker en grandes quantités. Aussi, les pannes soudaines dues à des pénuries d’électricité constituent un risque majeur. En cas de pénurie d’électricité, les applications des VE et des batteries EV se développeront davantage dans le cadre du concept de centrale électrique virtuelle. Elle accueillera non seulement l’énergie provenant de centrales électriques réelles, mais aussi de la production d’énergie solaire, des batteries de stockage et des VE dans les entreprises et les habitations.
Principe des batteries EV
Les principes de fonctionnement des batteries lithium-ion, qui sont actuellement le pilier des batteries EV, et des batteries à semi-conducteurs, qui sont actuellement en phase de développement, sont les suivants :
1. Batteries lithium-ion
Les batteries lithium-ion sont chargées et déchargées par les ions lithium qui passent entre les électrodes positives et négatives dans un électrolyte liquide. Une batterie lithium-ion se compose d’un solvant organique contenant des composés de lithium, d’une cathode en oxyde contenant du lithium et des métaux, d’une anode en graphite et d’un séparateur constitué d’une membrane en composé polymère.
Lorsqu’un chargeur externe fournit du courant et des électrons à l’anode, les ions positifs de lithium se déplacent du côté de la cathode vers l’anode en passant par l’espace dans le séparateur, créant une différence de potentiel entre la cathode et l’anode, ce qui charge la batterie. Lors de la décharge, les ions lithium stockés dans l’électrode négative se déplacent vers l’électrode positive et les électrons circulent de l’électrode négative chargée négativement vers la charge externe, utilisant ainsi l’énergie de la batterie.
2. Batteries à l’état solide
Le principe du déplacement des ions lithium entre les électrodes positives et négatives est le même dans les batteries tout solide que dans les batteries lithium-ion. Cependant, les batteries tout solide n’utilisent pas d’électrolyte et les ions lithium se déplacent à travers l’électrolyte solide. Il n’y a pas non plus de séparateur, car il n’y a pas de risque que les électrodes positives et négatives se touchent.
Types de batteries EV
Les batteries EV utilisent principalement des batteries secondaires rechargeables. Les batteries EV actuellement développées et commercialisées sont les suivantes
1. Batteries plomb-acide
Les batteries plomb-acide sont supérieures car elles sont fabriquées à partir de matériaux abondants et peu coûteux et présentent un faible risque d’explosion ou d’incendie dû aux forces externes appliquées en cas de collision. Elles sont utilisées comme batteries auxiliaires dans les véhicules électriques.
En sécurisant une batterie séparée pour la climatisation et les lumières, les composants alimentés par la batterie auxiliaire peuvent fonctionner sans problème même si la batterie de traction tombe en panne en cas d’accident. Les batteries plomb-acide sont largement utilisées en raison de leur durée de vie élevée et de leur faible coût.
2. Batteries lithium-ion
L’une de leurs principales caractéristiques est que leur densité énergétique est de 1,5 à 5 fois supérieure à celle des autres batteries rechargeables. L’avantage est qu’il n’y a pas d’effet mémoire, qui semble réduire la capacité, et que la tension nominale peut atteindre 3,6 V.
D’un autre côté, leur densité énergétique élevée signifie également qu’il existe un risque d’inflammation à des températures élevées. C’est pourquoi les véhicules électriques qui les utilisent dans les batteries d’entraînement doivent éviter qu’elles ne soient endommagées par des chocs importants. Les constructeurs automobiles accordent une attention particulière à la sécurité des batteries d’entraînement lors de leur développement.
3. Batteries nickel-hydrure métallique
La batterie se compose d’hydroxyde de nickel pour l’électrode positive et d’un alliage de stockage d’hydrogène pour l’électrode négative. Les batteries nickel-hydrure métallique sont inférieures aux batteries lithium-ion en termes de densité énergétique et d’autres aspects de performance, mais supérieures en termes de coût et de sécurité. En raison de leur densité énergétique plus faible, elles sont principalement utilisées dans les HEV (véhicules hybrides).