Quelle est la composition d’une batterie de voiture électrique ?

Les batteries lithium-ion alimentent aussi bien les appareils électroniques (téléphone, ordinateur portable) que les voitures électriques. La raison principale de sa primauté dans le secteur réside dans la densité de stockage qu’offre la technologie lithium-ion. La densité correspond au rapport entre la capacité de stockage et le poids de la batterie.

Quant à son fonctionnement en lui-même, les batteries lithium-ion présentes sur les véhicules électriques sont construites à partir de l’assemblage de plusieurs unités de batteries individuelles, que l’on appelle “cellules”.

Ces cellules électrochimiques stockent toute l’énergie dont à besoin le véhicule pour rouler. Elles fixent la tension délivrée par la batterie ainsi que sa capacité, en kWh.

Elles se composent des métaux suivants : lithium, cobalt, nickel, manganèse et graphite.

Leurs propriétés électrochimiques permettent un fonctionnement mieux optimisé en termes d’énergie et de puissance des véhicules électriques que les anciennes technologies (comme le plomb et le nickel). 

Enfin, parce que le lithium n’apprécie pas les trop hautes températures, une batterie dotée de cette technologie est agrémentée d’un système de refroidissement. Ainsi, un équilibre de température est toujours maintenu. À cela s’ajoute un système dit d’autoprotection dont le but est d’éviter que la batterie s’enflamme. Ce système comprend un séparateur, une catalyse pouvant se solidifier lors d’un choc et une enveloppe dont le rôle est de réduire la pression interne.

Les constructeurs automobiles ont d’abord besoin de se fournir en matières premières pour confectionner la batterie d’une voiture électrique. Les métaux sont importés des pays extracteurs de lithium tels que le Chili, la Chine ou l’Argentine. La méthode d’extraction et de production coûte cher et soulève de nombreuses questions quant à la protection de l’environnement (préservation des ressources en eau, pollution des sols, etc.)

En réponse, l’Union européenne et les gouvernements mettent en place des politiques pour encourager les industriels à recycler et réutiliser les batteries de véhicules électriques. 

Un des objectifs, à terme, est de limiter les conséquences écologiques liées à l’extraction du lithium, de baisser les coûts de fabrication des batteries et donc diminuer le prix des voitures électriques.

Une fois les métaux critiques récoltés, ils sont fondus et façonnés en cellules électrochimiques. Chaque cellule suit plusieurs tests qui servent à détecter d’éventuels défauts et à vérifier les normes de sécurité. Enfin, elles sont assemblées pour constituer la batterie de voiture électrique.

Le lithium est composé d’atomes qui contiennent des électrons, dont le rôle est de faire circuler l’électricité dans la batterie. En résumé, la technologie lithium-ion permet le voyage des électrons en période de charge et décharge entre deux électrodes, l’une négative et l’autre positive, plongées dans un liquide conducteur ionique, l’électrolyte. 

Pour les plus curieux, l’électrolyte d’une batterie de véhicule électrique fonctionnant au lithium, est formé à partir du mélange du sel de lithium à un solvant.

Le moteur électrique est donc alimenté par les électrons accumulés dans l’électrode négative qui rejoint l’électrode positive. On parle ici de phase décharge. Sans surprise, au moment de la phase de charge auprès d’une borne électrique, l’inverse se produit. Les ions s’accumulent dans l’électrode positive pour rejoindre l’électrode négative. Ces allers-retours permanents des électrons ont lieu grâce à l’électrolyte. 

La durée de vie d’une batterie de véhicule électrique se mesure en fonction des cycles de charge et décharge. On estime qu’une technologie lithium-ion peut supporter entre 1000 et 1500 cycles. Ce qui correspond à une longévité d’environ dix ans, selon le modèle électrique, pour 15 000 à 30 000 km parcourus par an.

D’autres éléments impactent la durée de vie d’une batterie et influent sur l’autonomie de votre véhicule électrique (lien : Tout savoir sur les voitures électriques et leur autonomie !) comme  : 

• La méthode de recharge : une trop grande fréquence de charge rapide peut altérer l’autonomie de la batterie à moyen terme. Préférez des charges relativement lentes à une borne de recharge à domicile. À l’inverse, la recharge sur une prise domestique classique est déconseillée car elle pourrait entraîner la surchauffe des appareils ;
• La charge du véhicule en circulation : marchandises, bagages et nombre de passagers ont un impact sur l’autonomie de la batterie ;
  
• Une conduite régulière : une batterie lithium-ion n’aime pas rester statique. Entendez par là qu’un stationnement prolongé du véhicule aura un impact négatif sur la durée de vie de la batterie.
  
• La météo : une batterie n’aime ni avoir trop froid, ni avoir trop chaud. Alors, si vous en avez la possibilité, garez votre véhicule électrique à l’abri, dans un garage ou un parking. Pour éviter les surchauffes après une recharge, patientez quelques minutes pour lui permettre de descendre en température ;
• Le style de conduite : le moteur et la batterie de votre véhicule apprécient les conduites souples. Pour aller plus loin, adopter l’écoconduite préserve la performance de votre voiture. 

1. La batterie lithium-ion est la référence sur le marché de l’automobile électronique. Elle est, en effet, plus légère et présente une densité de stockage plus importante que ses prédécesseurs. 
2. Les batteries d’un véhicule électrique sont composées d’une multitude de cellules fabriquées à partir des métaux suivants : lithium, nickel, manganèse et cobalt. Pour protéger la batterie et assurer son bon fonctionnement, les cellules sont entourées d’un système de refroidissement, de séparateurs et de catalyses.
3. Les constructeurs annoncent une durée de vie d’une telle batterie de 1000 à 1500 cycles de charges et décharges. 
4. Cette technologie fonctionne avec un électrolyte liquide amené, peut-être, à être remplacé par des batteries tout solide.