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Types de batteries

La batterie est sans contredit l’un des éléments centraux de tout véhicule électrique. La présente section donne plus de détails sur les types de batteries et les avantages et inconvénients de chacune, afin d’aider le lecteur à mieux comprendre cet élément.

La densité d’énergie est la mesure de l’énergie que peut contenir une batterie. Plus cette densité est élevée, plus longtemps dure la batterie avant de devoir être rechargée.

La puissance est la vitesse à laquelle l’énergie est consommée. La densité de puissance rend compte du volume de puissance que peut fournir une batterie sur demande, c’est-à-dire à quel rythme elle peut libérer l’énergie qu’elle contient (et à l’inverse, à quelle vitesse elle peut être rechargée).

Voici les caractéristiques et avantages principaux des types de batteries pour automobiles les plus courants sur le marché :

Batteries au plomb

On utilise les batteries au plomb dans les voitures et camions conventionnels pour le démarrage, l’éclairage et les autres accessoires électriques.

Elles sont relativement peu coûteuses et leur densité de puissance est élevée, mais leur densité d’énergie est plutôt faible.

Batteries à hydrure métallique de nickel

On retrouve souvent des batteries à hydrure métallique de nickel (NiMH) dans les véhicules hybrides actuels, mais elles alimentent aussi des appareils peu coûteux comme les rasoirs et brosses à dents électriques, de même que les appareils photo et caméscopes.

Leur coût est raisonnable et elles offrent le double de la densité d’énergie des batteries au plomb, mais parce que leur densité de puissance est plus faible, elles occupent plus d’espace.

Leur taux d’autodécharge est également plus élevé – elles ont effectivement tendance à se décharger d’elles-mêmes quand elles ne sont pas utilisées. Bien qu’elles soient capables de produire des poussées de puissance rapides, les décharges rapides à forte charge et à répétition réduisent leur vie utile.

Elles sont donc mieux adaptées aux véhicules hybrides qu’aux véhicules électriques à batterie, reconnus pour être exigeants en matière de décharge rapide.

Batteries au lithium-ion (Li-ion)

On retrouve souvent les batteries au lithium-ion dans les téléphones et ordinateurs portables, et elles sont de plus en plus recherchées pour les véhicules hybrides rechargeables et les véhicules électriques à batterie, de même que pour certains véhicules hybrides conventionnels.
Chevrolet Volt Battery
Leur densité d’énergie et leur densité de puissance sont plusieurs fois supérieures à celles des batteries au plomb et NiMH. Leur rendement en recharge/décharge est également meilleur.

Elles sont toutefois plus chères et, sous leur forme la plus courante, leur température doit être bien contrôlée, ce qui exige parfois un système de refroidissement complexe et coûteux dans le véhicule.

En raison de leur densité d’énergie élevée, les batteries au lithium-ion sont les favorites pour bon nombre d’hybrides rechargeables et de véhicules électriques à batterie déjà ou bientôt disponibles.

Batteries au lithium polymère (Li-poly)

Les batteries au lithium polymère ressemblent aux autres batteries au lithium-ion (Li-ion), sauf qu’elles utilisent un électrolyte solide en plastique (polymère) et que leurs cellules ne sont pas obligatoirement cylindriques.

Elles peuvent donc être moulées pour se glisser dans un volume de forme précise, ce qui permet une meilleure utilisation de l’espace.

Leurs autres caractéristiques sont semblables à celles des autres batteries Li-ion. Les batteries Li-poly sont déjà utilisées dans certains véhicules hybrides.

Batteries au lithium-fer-phosphate (LFP)

Il existe plusieurs sortes de batteries au lithium-ion. Celles-ci se distinguent par leur composition chimique, surtout le matériau utilisé pour la cathode. Les matériaux les plus communs sont les oxydes de cobalt et de manganèse.

La composition chimique des batteries au lithium-fer-phosphate est la même que celle des batteries au lithium-ion, sauf que leur cathode est en phosphate de fer lithié. Elles offrent une meilleure stabilité chimique et thermique que les autres batteries au lithium-ion et ne risquent pas de prendre feu en cas de surcharge ou de court-circuit.

Leur cote en puissance maximale est également meilleure, mais leur densité d’énergie est nettement plus faible que celle des autres batteries au lithium.

Considérant que leurs avantages en matière de sécurité et de puissance compensent leur faible densité d’énergie, certains constructeurs utilisent désormais les batteries au lithium-fer-phosphate dans certains hybrides et véhicules électriques à batterie.

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