Quel type de batterie trouve-t-on dans les véhicules électriques (Éléments naturels)

Énergie

Vous êtes-vous déjà demandé ce qui se cache sous le capot d’un véhicule électrique? Quel type de batterie on y trouve? À quel point ces batteries diffèrent de celles que l’on trouve dans les véhicules à essence? L’ingénieure Kathleen Lombardi répond à nos question concernant les batteries de véhicules électriques.

Transcription

Lisa Edwards (animatrice) : Les véhicules électriques sont de plus en plus présents sur nos routes, et pour cause! Ils sont écoénergétiques. Ils sont faciles d’entretien. Et ils contribuent à réduire les émissions de gaz à effet de serre.
Mais vous êtes-vous déjà demandé ce qui se cache sous le capot d’un véhicule électrique? Quel type de batterie on y trouve? À quel point ces batteries diffèrent de celles que l’on trouve dans les véhicules à essence?
Vous en saurez plus en écoutant l’épisode d’Éléments naturels d’aujourd’hui.

Intro musicale

Vous écoutez Éléments naturels, et je suis votre animatrice, Lisa Edwards.
Éléments naturels est une série balado de La science, tout simplement, le cybermagazine de Ressources naturelles Canada. Nous parlons avec nos experts d’un aspect important de leur travail et des liens entre ce qu’ils font et ce qui se passe autour de nous. Nous vous donnerons simplement un aperçu du sujet et vous guiderons ensuite vers des sources d’information plus complètes.
Pour tout savoir sur les batteries des véhicules électriques, nous avons fait appel à l’une de nos expertes du centre de recherche CanmetÉNERGIE à Ottawa.

Kathleen Lombardi : Je m’appelle Kathleen Lombardi. Je suis ingénieure de recherche à Ressources naturelles Canada et je travaille à CanmetÉNERGIE – Ottawa. Mon équipe étudie l’électrification des transports. Nous nous intéressons aux véhicules légers, mais aussi aux véhicules moyens et lourds, et à la façon dont ils peuvent contribuer à l’accélération du déploiement de cette technologie.

Lisa Edwards : Il existe différents types de batteries pour les véhicules électriques, mais un grand nombre de fabricants privilégient les batteries de type lithium-ion. Voici pourquoi :

Kathleen Lombardi : Nous avons recours de facto à la technologie lithium-ion pour les véhicules électriques pour diverses raisons. Premièrement, ces batteries sont rechargeables. C’est un point très évident, mais très important pour les véhicules électriques. Deuxièmement, les batteries de type lithium-ion ont une densité énergétique très élevée et précise. Cela signifie qu’elles peuvent stocker beaucoup d’énergie par unité de volume et par unité de masse. Elles sont donc plus petites et légères qu’un grand nombre d’autres types de batteries. Autre avantage : les batteries lithium-ion se déchargent relativement lentement. Comme vous le savez peut-être, les batteries perdent leur charge lorsqu’elles ne sont pas utilisées. Et celles de lithium-ion ont l’un des plus faibles taux de décharge qui soient. Troisièmement, comparativement aux autres technologies, elles fonctionnent à de grands écarts de température. En fait, la température influe beaucoup sur la charge et la décharge des batteries. Elles n’aiment ni les températures trop chaudes ni trop froides. Comme je me plais à le dire, elles sont un peu comme Boucle d’or, elles préfèrent le juste milieu. La plage d’utilisation de la technologie lithium-ion est donc plus large que celle de la plupart des batteries actuelles.

Lisa Edwards : Comme nous venons de l’entendre, les fabricants de véhicules électriques ont plein de bonnes raisons de s’appuyer sur la technologie lithium-ion. Il y a cependant un problème : les batteries sont encore vulnérables aux extrêmes de température. Et pendant les longs et froids hivers canadiens, cette vulnérabilité est susceptible de nuire à la performance générale des véhicules électriques.

Kathleen Lombardi : Les voitures électriques fonctionnent mieux à des températures modérées, entre 10 et 40 degrés Celsius. Lorsqu’on recharge ou décharge une batterie à des températures froides, en deçà de 10 degrés Celsius environ – ce qui arrive souvent au Canada –, on risque d’endommager la batterie. En d’autres mots, on en réduit la capacité : la batterie ne peut plus emmagasiner autant d’énergie, et sa durée de vie s’en trouve écourtée. Ceci est attribuable à un phénomène qui s’appelle le placage de lithium, pendant lequel une partie de l’électrolyte se fixe sur l’électrode et perd toute son utilité. D’un autre côté, les batteries n’aiment pas non plus se faire recharger ou décharger lorsqu’il fait très chaud. Ça pourrait nuire à la performance de la batterie. Ça accélère son vieillissement, réduit sa capacité et accroît sa résistance interne.

Lisa Edwards : Éviter les extrêmes de température est donc une manière de prolonger la vie de la batterie d’un véhicule électrique. Mais ce n’est pas tout. Kathleen nous dit que les batteries lithium-ion se distinguent des batteries d’auto classiques de plusieurs façons. Et ça veut dire qu’elles doivent parfois faire l’objet d’un traitement spécial pour que les conducteurs puissent tirer le maximum de leurs véhicules électriques.

Kathleen Lombardi : Si vous voulez optimiser la durée de vie de la batterie de votre véhicule électrique, je commencerai par vous donner un petit aperçu de deux ou trois mécanismes de vieillissement associés à la technologie des batteries. D’abord, une batterie peut vieillir simplement en restant sur une tablette. Lorsqu’elle est vieille, même si elle est seulement en entreposage, une batterie perd de sa capacité. Une deuxième façon de les faire vieillir, c’est de les soumettre au cycle recharge-décharge. Lorsqu’on utilise une batterie, puis qu’on la recharge, on gruge sa durée de vie. Ces deux mécanismes sont également influencés par la température qui règne à l’endroit où vous entreposez et rechargez votre voiture. Si vous voulez prolonger la durée de vie de votre véhicule, le recharger dans un environnement à température contrôlée comme un garage est une bonne habitude à prendre. Un autre facteur qui influence la durée de vie d’une batterie est son niveau de charge. Si vous songez à entreposer votre batterie comme s’il s’agissait d’un réservoir à essence, vous penserez sans doute que l’entreposer avec le réservoir complètement plein est une bonne façon de procéder. Mais, en fait, il est préférable d’entreposer votre batterie à moitié chargée, car le temps passé à haute tension est dommageable pour une batterie. Pour finir, j’aimerais simplement mentionner que beaucoup de gens, s’ils avaient le choix entre une borne de recharge rapide et une borne standard, choisiraient la rapide, parce qu’elle est plus pratique. En vérité, si vous voulez optimiser au maximum la durée de vie de votre batterie, vous devez utiliser une borne de recharge lente. J’imagine qu’il est donc préférable d’éviter autant que possible les trajets sur l’autoroute et de se contenter de recharger la batterie pendant la nuit à bas voltage : votre batterie s’en portera mieux et durera plus longtemps.

Lisa Edwards : Si vous voulez en apprendre davantage sur les batteries des véhicules électriques, vous pouvez consulter les liens proposés dans la description de l’épisode.

Achat d’un véhicule électrique (Ressources naturelles Canada) – https://ressources-naturelles.canada.ca/energie/efficacite/efficacite-energetique-pour-les-transports-et-carburants-de-remplacement/choisir-le-bon-vehicule/achat-dun-vehicule-electrique/21035
Véhicules zéro émission (Transports Canada – https://www.tc.gc.ca/fr/services/routier/technologies-novatrices/vehicules-zero-emission.html
Batteries for Hybrid and Plug-In Electric Vehicles (U.S. Department of Energy) – https://afdc.energy.gov/vehicles/electric_batteries.html (en anglais seulement)
A comprehensive review of lithium-ion batteries used in hybrid and electric vehicles at cold temperatures (Science Direct) – https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0306261915014841 (en anglais seulement)
Eight Tips to Extend Battery Life of Your Electric Car (PluginCars) – https://www.plugincars.com/eight-tips-extend-battery-life-your-electric-car-107938.html (en anglais seulement)
How Lithium-Ion Batteries Age: Scientists Offer Insight (Green Car Reports) – https://www.greencarreports.com/news/1091003_how-lithium-ion-batteries-age-scientists-offer-insight (en anglais seulement)

Abonnez-vous à la chaîne balado La science, tout simplement pour ne pas rater les prochains épisodes d’Éléments naturels ou de Demandez à RNCan.
Pour en savoir plus sur le travail scientifique exceptionnel qui se fait à Ressources naturelles Canada, jetez un coup d’œil à notre site Web La science, tout simplement, où vous trouverez d’excellents articles, et regardez notre chaîne YouTube La science, tout simplement pour voir nos experts à l’œuvre. Ces liens se trouvent aussi dans la description de cet épisode.
Merci à toutes et à tous de votre écoute! Nous vous donnons rendez-vous le mois prochain pour un tout nouvel épisode.