Anciennes batteries
- Batteries au plomb : 1ère voiture électrique, a +150 ans, encombrantes, lourdes et ne supporte pas les décharges profondes.
- Batteries Nickel Cadmium (NiCd) : le cadmium est dangereux pour l’environnement et toxique pour l’Homme.
- Batteries Nickel-Métal Hydrures (NiMH) : durée de vie faible.
- Batteries Sodium-chlorure de nickel (Zebra) : problème de température interne trop élevée (270-350°C) —> phénomène très important d’autodécharge-autoconsommation.
Nouvelles batteries
Batteries lithium-ion :
Les batteries au lithium-ion dominent le marché des véhicules électriques grâce à ses capacités de stockage, son autonomie et sa durée de vie d’environ 20 ans.
Avantages :
- Haute densité énergétique, pas d’effet mémoire et faible autodécharge.
- Tension élevée et absence d’effet mémoire rapidement destructeur.
- Température entre -20°C et 65°C (idéal pour l’automobile).
- Le rapport entre leur densité énergétique, leur masse et le prix est intéressant.
LFP, LMP, LMO – batteries sans cobalt. Moins performantes en termes de densité d’énergie ou de durée de vie mais moins chères et plus robustes et a une durée de vie élevée.
Les batteries LFP sont sans nickel (elles sont actuellement utilisées par Tesla en Chine et seront prochainement utilisées sur tous les véhicules à autonomie standard de Tesla).
NMC (Nickel Manganèse Cobalt) : présentes dans la plupart des voitures électriques actuelles. Offre une grande autonomie et grande densité énergétique.
NCA (Nickel Cobalt Aluminium) : Panasonic —> Tesla. Avantages : haute densité énergétique et capacité de charge rapide. Inconvénients : coût élevée.
NFA (Nickel Fer Aluminium) : sans cobalt. Voir société « Sparkz »
NMA (Nickel Manganèse Aluminium) : sans cobalt. Voir société « TexPower »
- Batteries lithium-ion polymère : bonne densité énergétique et moindre sensibilité au froid sur l’autonomie, … Moins performantes que les batteries Lithium-ion.
- Batteries lithium-métal polymère (LMP) : conçu par Bolloré, problème de température interne élevée (~60°C).
Batteries au sodium (déjà en production)
Les batteries au sodium sont très prometteuses, elles sont :
- denses en énergie (actuellement équivalentes aux batteries LFP),
- ininflammables, fonctionnent tout aussi bien à des températures très froides (-30°C) que très chaudes (+60°C),
- moins chères (24-32%) que les batteries au lithium,
- plus respectueuses de l’environnement puisqu’elles contiennent du sel et d’autres éléments plus abordables (aluminium et carbone) que les batteries au lithium (cuivre, graphite, cobalt, etc.)
- plus facilement recyclables,
- plus sûres (décharge complète),
- elles peuvent se recharger rapidement.
Actuellement, elles sont déjà commercialisées pour certaines applications; principalement le stockage d’électricité mais le seront également pour l’automobile. Ce type de batterie va encore s’améliorer avec le temps pour offrir davantage de meilleures performances (densité énergétique, cycle charge-décharge, …) et permettre une production de masse. Elles seront disponibles à grande échelle dans 5-10 ans.
Futures batteries (en développement)
Batteries solides
Batterie moins chères, plus légères, plus sûres et d’une durée de vie plus longue. Leur particularité est d’utiliser un électrolyte solide en céramique au lieu des électrolytes liquides et inflammables employés dans les cellules lithium-ion actuelles.
Batteries au graphène
Les batteries au graphène sont très intéressantes, elles ont une :
- conductivité importante (la chaleur s’évacue plus facilement et donc pas d’incendie possible)
- résistance qui devrait allonger la durée de vie des batteries
- grande surface d’échange devrait augmenter la capacité et accéléré la vitesse de charge. Le graphène est fabriqué en laboratoire à partir de composés de carbone.
Les principaux inconvénients du graphène sont son coût et sa difficulté de production en masse.
Batteries au magnésium
- Elles offrent une densité énergétique supérieure aux batteries lithium
- Elles sont sûres
- Le magnésium est présent en large quantité
Batteries au fer
- Intéressante uniquement pour le stockage d’électricité car elles sont lourdes et grandes
Batteries au chanvre
- Solution plus efficace et moins coûteuse que le graphène (non disponible en masse)
- Résiste à des centaines de cycles
Sources
- Les batteries des voitures électriques, Philippe Schwoerer, 2018
- Véhicules électriques et batteries solides, la recherche avance, Bernard Deboyser, 2020
- Lithium-ion Battery, Wikipédia
- NMC Battery, Wikipédia
- NCA Battery, Wikipédia
- LFP Battery, Wikipédia
- Tesla switching to LFP batteries in all standard-range cars, Michael Wayland, 2021
- Will this CHEAP New Technology Solve Battery Shortages?!, Fully Charged, 2022
- A new sodium-ion battery breakthrough means they may one day power EVs, Michelle Lewis, 2022
