Un peu d’histoire
Téléphones, ordinateurs portables, appareils électroménagers… les batteries peuplent notre quotidien et sont au cœur de la révolution de la voiture électrique. Leur apparition ne date pourtant pas d’hier.
Le premier dispositif de stockage d’énergie remonte à 1800. A l’époque, le système consistait à empiler des disques de zinc, de cuivre et de feutre pour emmagasiner l’électricité. D’où ce nom de « pile » qui est encore largement utilisé aujourd’hui. Une technologie qui n’a depuis cessé d’évoluer pour arriver jusqu’aux batteries (ou accumulateurs) lithium-ion devenues monnaie courante pour de nombreuses applications.
Le principe d’une batterie
Dans une batterie, le courant est produit par la circulation d’électrons entre deux électrodes : une négative (anode) et l’autre positive (cathode). Ces deux électrodes baignent dans une solution électrolytique (ou électrolyte). Liquide ou sous forme de gel, celle-ci fait office de conducteur pour assurer le transport des électrons. Une batterie fonctionne ainsi en deux phases :
- une phase de « décharge » où les électrons stockés dans l’électrode négative sont « libérés ». Ils partent de l'anode vers la cathode pour alimenter le moteur et les différents organes de la voiture électrique
- une phase de « charge » durant laquelle l’énergie envoyée via le chargeur (en AC ou DC selon le type de borne) permet de faire revenir les électrons de l’électrode positive vers la négative, c’est-à-dire de la cathode vers l’anode. En d’autres termes, il s’agit de recharger la batterie.
Différentes chimies
Sur les voitures électriques, c’est le lithium-ion qui est aujourd’hui majoritairement utilisé. Nickel, cobalt, manganèse, lithium… une batterie lithium-ion se compose de différentes matières minérales dont la proportion permet d’emmagasiner plus ou moins d’énergie. Il existe aussi différentes cellules, chacune avec ses avantages et ses inconvénients. Certaines sont cylindriques (soit la forme d’une pile) tandis que d’autres sont plates (prismatiques) ou en forme de poches (pouch). Les choix technologiques diffèrent d’un fabricant à l’autre.
Aujourd’hui, une batterie lithium-ion offre une densité de l’ordre de 300 à 500 Wh/kg. C’est dix fois plus que celle d’une batterie au plomb.
Des batteries toujours plus performantes
Mais la recherche évolue et il y aura demain de nouvelles générations de batteries encore plus performantes. Parmi les technologies les plus prometteuses, on citera la batterie dite « solide » qui consiste à utiliser un électrolyte solide pour le transport des électrons. La technologie annonce de nombreux avantages en matière de densité énergétique mais aussi de durée de vie et de sécurité. De nombreux constructeurs automobiles y travaillent dont Renault qui espère pouvoir débuter l’industrialisation à horizon 2025.
Dans le domaine des batteries, développer une technologie de rupture prend du temps. Il faut tester en laboratoire et parvenir à trouver le compromis idéal entre choix des matériaux, densité énergétique, durée de vie et capacités de recharge. S’y ajoutent les enjeux industriels, l’objectif étant de développer des processus permettant de produire massivement et à moindre coût.
Pour en savoir plus sur le fonctionnement de la voiture électrique, n'hésitez pas à consulter notre fiche mémo Advenir Formations :