Comment fonctionnent les batteries des voitures électriques

Le système de stockage d’énergie des voitures électriques se présente sous la forme d’une batterie. Le type de batterie peut varier selon que le véhicule est entièrement électrique (AEV) ou hybride rechargeable (PHEV). La technologie actuelle des batteries est conçue pour une durée de vie prolongée (généralement environ 8 ans ou 100 000 miles). Certaines batteries peuvent durer de 12 à 15 ans dans des climats modérés, ou de huit à 12 ans dans des climats extrêmes. Il existe quatre principaux types de batteries utilisées dans les voitures électriques : le lithium-ion, le nickel-hydrure métallique, le plomb-acide et les ultracondensateurs.

Types de batteries de voitures électriques
Batteries lithium-ion
Le type de batterie le plus couramment utilisé dans les voitures électriques est la batterie lithium-ion. Ce type de batterie peut vous sembler familier : ces batteries sont également utilisées dans la plupart des appareils électroniques portables, notamment les téléphones portables et les ordinateurs. Les batteries lithium-ion ont un rapport puissance/poids élevé, une efficacité énergétique élevée et de bonnes performances à haute température. En pratique, cela signifie que les batteries contiennent beaucoup d’énergie par rapport à leur poids, ce qui est vital pour les voitures électriques : moins de poids signifie que la voiture peut voyager plus loin avec une seule charge. Les batteries lithium-ion ont également un faible taux d’« autodécharge », ce qui signifie qu’elles sont meilleures que les autres batteries pour maintenir leur capacité à conserver une charge complète au fil du temps.

De plus, la plupart des pièces des batteries lithium-ion sont recyclables, ce qui fait de ces batteries un bon choix pour les personnes soucieuses de l'environnement. Cette batterie est utilisée à la fois dans les AEV et les PHEV, bien que la chimie exacte de ces batteries diffère de celle trouvée dans l’électronique grand public.

Batteries au nickel-hydrure métallique
Les batteries au nickel-hydrure métallique sont plus largement utilisées dans les véhicules électriques hybrides, mais elles sont également utilisées avec succès dans certains véhicules entièrement électriques. Les véhicules hybrides-électriques ne tirent pas leur énergie d’une source externe rechargeable et dépendent plutôt du carburant pour recharger la batterie, ce qui les exclut de la définition d’une voiture électrique.

Les batteries nickel-hydrure métallique ont un cycle de vie plus long que les batteries lithium-ion ou plomb-acide. Ils sont également sûrs et tolérants aux abus. Les plus gros problèmes des batteries nickel-hydrure métallique sont leur coût élevé, leur taux d’autodécharge élevé et le fait qu’elles génèrent une chaleur importante à des températures élevées. Ces problèmes rendent ces batteries moins efficaces pour les véhicules électriques rechargeables, c'est pourquoi elles sont principalement utilisées dans les véhicules électriques hybrides.

Batteries au plomb
Les batteries au plomb ne sont actuellement utilisées dans les véhicules électriques que pour compléter d’autres charges de batterie. Ces batteries sont puissantes, peu coûteuses, sûres et fiables, mais leur courte durée de vie et leurs mauvaises performances à basse température les rendent difficiles à utiliser dans les véhicules électriques. Des batteries au plomb de haute puissance sont en cours de développement, mais elles ne sont désormais utilisées dans les véhicules commerciaux que comme stockage secondaire.

Ultracondensateurs
Les ultracondensateurs ne sont pas des batteries au sens traditionnel du terme. Au lieu de cela, ils stockent un liquide polarisé entre une électrode et un électrolyte. À mesure que la surface du liquide augmente, la capacité de stockage d’énergie augmente également. Les ultracondensateurs, comme les batteries au plomb, sont principalement utiles comme dispositifs de stockage secondaire dans les véhicules électriques, car ils aident les batteries électrochimiques à niveler leur charge. De plus, les ultracondensateurs peuvent fournir aux véhicules électriques une puissance supplémentaire lors de l’accélération et du freinage par récupération.

Comment fonctionnent les batteries des voitures électriques ?
Les véhicules entièrement électriques sont équipés d'un moteur de traction électrique à la place du moteur à combustion interne utilisé dans les voitures à essence. Les AEV utilisent une batterie de traction (généralement une batterie lithium-ion) pour stocker l'électricité utilisée par le moteur pour entraîner les roues du véhicule. La batterie de traction est la partie de la voiture qui doit être branchée et rechargée, et son efficacité permet de déterminer l’autonomie globale du véhicule.

Dans les véhicules électriques hybrides rechargeables, le moteur de traction électrique est alimenté par une batterie de traction, un peu comme un AEV. La principale différence est que la batterie dispose également d’un moteur à combustion. Les PHEV fonctionnent à l’électricité jusqu’à ce que la batterie soit épuisée, puis passent au carburant qui alimente un moteur à combustion interne. La batterie, généralement au lithium-ion, peut être rechargée en étant branchée, via un freinage par récupération ou en utilisant le moteur à combustion interne. La combinaison de la batterie et du carburant confère aux PHEV une autonomie plus longue que leurs homologues entièrement électriques.