Quels sont les composants d'une batterie de voiture électrique ?
Savez-vous ce qu’il se passe sous le capot d'un véhicule électrique ? Plus particulièrement sous son plancher… À cet endroit se cache l'un des composants les plus importants d'une voiture électrique : sa batterie. La batterie d'une voiture électrique est la pièce maîtresse qui l'alimente et lui permet donc de fonctionner. Nous aborderons également les différents types de batteries de véhicules non polluant, ainsi que leurs avantages et inconvénients. Vous possédez déjà un véhicule « zéro émission » ? Vous êtes curieux de découvrir cette technologie ? Plongeons ensemble dans le fonctionnement de cette technologie de stockage d’énergie.
Comment fonctionne une batterie de voiture électrique ?
La batterie est l'un des éléments les plus importants d’une voiture électrique. Ce bijou de technologie stocke l'énergie électrique sous forme chimique et la libère au moment opportun pour alimenter le moteur électrique. Chez Volkswagen, la fabrication des blocs batterie est comme un art que nous perfectionnons chaque jour.
Les batteries de nos modèles électriques sont en tous points différentes des batteries traditionnelles utilisées dans les véhicules thermiques. Leur rôle est beaucoup plus important, car elles alimentent l'ensemble du système de propulsion. En fait, chaque batterie est composée de centaines de cellules qui travaillent de concert pour fournir une quantité considérable d'énergie électrique. Nos ingénieurs travaillent chaque jour pour que les solutions de stockage embarqué à bord de nos voitures électriques soient aussi légères et compactes que possible. Plus de légèreté contribue en effet à améliorer l'autonomie du véhicule.
Bien sûr, il existe encore de nombreux défis à relever. Les batteries n'offrent par exemple pas les mêmes capacités en cas de températures extrêmes. Autour de la batterie gravite ainsi un écosystème d'équipements complexes comme la gestion thermique. Cela permet à la batterie de fonctionner de manière optimale quelles que soient les conditions, le tout en harmonie avec le système de motorisation. Maintenant que vous en savez un peu plus sur la définition d’une batterie et ses enjeux, passons à l’infiniment petit : les composants d’une batterie.
Quels sont les composants d'une batterie de voiture ?
Comme nous l'avons vu, les batteries sont constituées de centaines de cellules électrochimiques, également appelées accumulateurs. Ces cellules sont un peu comme des briques servant à construire la batterie. Chaque cellule (ou pile) est capable de stocker l'énergie éclectique chimiquement, puis en la libérant au besoin. De manière générale, les piles sont composées d'une anode, d'un électrolyte et d'une cathode.
L'anode
Elle correspond à la borne négative de la pile et est souvent constituée de graphite ou de silicium. Durant le processus de décharge, les ions lithium présents dans l'anode se déplacent vers la cathode, libérant des électrons qui fournissent de l'énergie au circuit externe. Ce processus est réversible, permettant la recharge de la pile.
La cathode
Il s'agit de la borne positive de la pile et est généralement constituée d'un oxyde métallique tel que le cobalt, le nickel, le manganèse ou le fer. La cathode stocke les ions lithium lors de la décharge, ce qui crée une différence de potentiel électrique entre les deux bornes.
L'électrolyte
Désigne la substance qui permet le transfert d'ions entre l'anode et la cathode. Habituellement constitué de sels de lithium dissous dans un solvant organique, l'électrolyte assure la conductivité entre les deux électrodes, permettant ainsi le fonctionnement de la pile.
Lorsqu'une batterie de voiture électrique est chargée, des électrons sont transférés de l'anode à la cathode, ce qui permet de générer de l'énergie. Ce processus crée un déséquilibre électrique dans la cellule, qui est compensé lorsque la batterie se décharge. Durant cette phase, les électrons retournent à l'anode par le biais d'un circuit électrique externe.
Chez Volkswagen, les batteries de nos véhicules 0 émission sont des batteries lithium-ion. Il s'agit du type de batterie le plus couramment utilisé aujourd'hui. Ces batteries sont appréciées pour leur haute densité énergétique, ce qui signifie qu'elles peuvent stocker beaucoup d'énergie dans un volume moindre.
Enfin, une batterie intègre certains matériaux isolants et des composants électroniques nécessaires pour aider à contrôler le fonctionnement de la batterie. Des systèmes de refroidissement sont également présents pour maintenir les cellules à une température optimale en toutes circonstances. Pour en savoir plus, n'hésitez pas à découvrir notre FAQ.
Quels sont les différents types de batteries de voitures électriques ?
Outre la batterie lithium-ion dont nous avons parlé, d’autres types de technologies se sont succédé au fil des années. Voici les principales :
La batterie au plomb
Il s'agit d'une des technologies les plus anciennes, utilisée comme principal dispositif de stockage pour les voitures électriques il y a plus de 30 ans. Ce type de batterie a rapidement cédé sa place à d'autres technologies plus efficientes. Les accumulateurs au plomb sont souvent utilisés comme batteries de démarrage pour les voitures thermiques et au sein du système de stockage sur des voitures électriques bon marché. Les batteries au plomb sont en effet relativement peu coûteuses et faciles à produire. Cependant, leur densité énergétique est relativement faible. Cela signifie que leur autonomie est limitée et qu'elles sont généralement plus lourdes que les autres types de batteries.
La batterie au cadmium nickel
C’est un type de batterie rechargeable qui a été largement utilisé dans les années 90. Cette batterie de voiture électrique offre une longue durée de vie, mais possède une densité énergétique relativement faible par rapport aux batteries plus récentes. En outre, le cadmium est un élément toxique et difficile à recycler, ce qui rend ces batteries peu respectueuses de l'environnement.
La batterie nickel-métal-hydrure
Elle a été adoptée dans les années 1990 comme une alternative plus écologique aux piles cadmium-nickel, en réaction aux préoccupations environnementales et sanitaires liées à l'utilisation du cadmium. Les piles dites « NiMH » ont une composition plus respectueuse de l'environnement et sont plus facilement recyclables. Elles possèdent également une densité d'énergie plus élevée et une durée de vie plus longue que les batteries nickel-cadmium. Cela leur a permis d'être utilisées dans certains modèles de voitures électriques d'avant-garde. Cependant, elles ont été largement remplacées par les batteries lithium-ion en raison de leur poids plus élevé et de leur coût relativement plus lourd.
La batterie tout-solide
Il s’agit d’une technologie relativement nouvelle dans l'univers de la voiture électrique. Elles utilisent des électrolytes solides qui les rendent plus stables et moins susceptibles de fuir. Et grâce à leur densité énergétique élevée, elles peuvent stocker une plus grande quantité d'énergie comparé aux batteries lithium-ion. Cela représente un avantage considérable pour la batterie d'un véhicule propre. Elles ont par ailleurs une durée de vie plus longue. Néanmoins, leur production à grande échelle n'est pas encore possible en raison de leur coût de fabrication élevé et de la difficulté de produire des électrolytes solides de haute qualité à faible coût. Malgré cela, les récentes avancées technologiques ont suscité un vif intérêt pour les batteries « tout solide ». On peut ainsi s'attendre à ce que leur utilisation dans les voitures électriques se développe dans les prochaines années.
