Le fonctionnement d’une batterie de voiture électrique expliqué

Le composant clé de tout véhicule électrique

La batterie d’une voiture électrique est le composant essentiel pour le fonctionnement de cette dernière. Elle est le réservoir d’énergie du véhicule en stockant l’énergie électrique sous forme chimique avant de restituer au moteur électrique lors des phases de roulage. Mais savez-vous exactement comment fonctionne une batterie ? On vous explique tout !

Un peu d’histoire

Qu’il s’agisse de téléphones, d’ordinateurs portables ou d’appareils électroménagers, les batteries sont omniprésentes dans notre quotidien et jouent un rôle central dans l’essor des véhicules électriques. Cependant, leur invention ne date pas d’hier.

Le premier système de stockage d’énergie a été inventé en 1800. À cette époque, l’électricité était accumulée en superposant des plaques de zinc, de cuivre et de feutre, ce qui a donné naissance à ce que l’on appelle encore couramment une « pile ».

Cette technologie a continuellement évolué, aboutissant aux batteries lithium-ion, qui sont désormais largement utilisées dans de nombreuses applications modernes dont les véhicules électriques.

Le fonctionnement d’une batterie

Dans une batterie, le flux d’électrons entre deux électrodes crée le courant électrique. Ces électrodes sont respectivement l’anode, qui est l’électrode négative, et la cathode, qui représente l’électrode positive.

Elles sont toutes deux immergées dans une solution électrolytique, qu’elle soit liquide ou en gel, qui sert à faciliter le mouvement des électrons. Le processus se divise en deux étapes :

• Phase de décharge : Au cours de cette phase, les électrons emmagasinés dans l’anode sont relâchés. Ils se déplacent alors de l’anode vers la cathode (du – vers le +), ce qui permet d’alimenter le moteur et les autres systèmes du véhicule électrique.
• Phase de charge : Durant cette phase, l’énergie fournie par la borne de recharge (qu’il soit en courant alternatif ou continu, selon le chargeur) permet de renvoyer les électrons de la cathode vers l’anode (du + vers le -). Ce transfert a pour but de recharger la batterie en restaurant le flux d’électrons vers l’électrode négative.

Variété de compositions chimiques des batteries

Dans les véhicules électriques actuels, c’est principalement la technologie lithium-ion qui est privilégiée. Une batterie lithium-ion est constituée de plusieurs éléments minéraux comme le nickel, le cobalt, le manganèse et bien sûr le lithium.

La proportion de ces matériaux influence directement la capacité de stockage d’énergie. Il existe également différentes formes de cellules, chacune ayant ses propres points forts et faiblesses. Certaines sont de forme cylindrique, semblables à une pile classique, tandis que d’autres sont de type prismatique (plates) ou encore sous forme de poches (pouch).

Ces choix varient selon les stratégies de chaque constructeur. Actuellement, une batterie au lithium-ion possède une densité énergétique comprise entre 300 et 500 Wh/kg, soit environ dix fois celle des batteries au plomb présentent dans les véhicules thermiques pour démarrer le moteur.

Vers des batteries toujours plus avancées

La recherche continue de progresser, et de futures générations de batteries encore plus performantes verront bientôt le jour. Parmi les innovations les plus attendues figure la batterie à électrolyte solide, qui remplace l’électrolyte liquide par un matériau solide pour favoriser le déplacement des électrons.

Cette technologie promet une amélioration significative, non seulement en termes de densité énergétique, mais aussi en matière de longévité et de sécurité. Plusieurs constructeurs, comme Renault, travaillent activement sur cette innovation et espèrent entamer la production industrielle d’ici 2025.

Dans le développement des batteries, il faut du temps pour parvenir à une véritable avancée technologique. Cela exige des essais en laboratoire, afin de trouver le bon compromis entre les matériaux utilisés, la densité énergétique, la durabilité et la vitesse de recharge.

À cela s’ajoutent les défis liés à la production industrielle, l’objectif étant de mettre en place des méthodes de fabrication à grande échelle tout en minimisant les coûts.