Comment sont faites les batteries des voitures électriques ?
Contrairement à ce que l’on pourrait croire, les voitures électriques ne sont pas apparues il y a une dizaine d’années sous l’impulsion du législateur. Bien avant l’avènement de la voiture thermique, certains s’étaient déjà penchés sur la voiture électrique. À ce propos, pour la petite histoire, la première voiture a avoir dépassé les 100 km/h n’est pas un modèle thermique, mais bien un modèle électrique, « La jamais contente », en 1899. Une voiture propulsée par un bloc électrique alimenté par une batterie au plomb, un type de batterie que nous ne retrouvons plus aujourd’hui au sein de nos voitures modernes, du moins pour assurer la traction.
Les batteries au plomb sont aujourd’hui utilisées simplement pour alimenter le circuit électrique des accessoires ou des équipements spécifiques au monde thermique comme le démarreur par exemple. Pourquoi ne sont-elles pas utilisées sur nos voitures électriques ? Tout simplement parce qu’elle n’offre qu’une capacité limitée malgré un encombrement et un poids assez conséquent.
Néanmoins, ce type de batterie a au moins le mérite d’être à la fois économique et simple à produire ou à recycler. Si elles sont encore utilisées au sein des voitures thermiques modernes, elles n’ont évidemment plus lieu d’être au sein de nos voitures électriques actuelles qui utilisent des dispositifs de stockage beaucoup plus performants. Il n’en demeure pas moins que la batterie au plomb a alimenté certaines voitures électriques jusqu’aux années 80, voire même 90 avec l’EV1 de chez General Motors ou encore la Citroën AX électrique.
Quels sont les composants d’une batterie ?
En ce qui concerne les batteries de nos voitures modernes, il n’est plus question d’entendre parler de batteries au plomb, puisqu’elles utilisent toutes des batteries lithium-ion. La batterie lithium-ion n’est plus toute jeune puisqu’elle fut commercialisée dès 1991 par Sony. Elle était avant tout destinée au secteur de l’électronique grand public. Rapidement, du fait de ses capacités, elle s’immisce dans de nouveaux appareils ayant besoin d’une batterie rechargeable et portable.
Comment fonctionne une batterie au lithium ?
Le principe de fonctionnement d’une batterie lithium-ion est assez simple en soi. Il consiste à faire circuler des électrons en créant une différence de potentiel entre deux électrodes, une négative et l’autre positive, plongées dans un liquide conducteur ionique qu’on appelle l’électrolyte. Lorsque la batterie alimente un élément, en l’occurrence un moteur électrique pour nos voitures, les électrons accumulés dans l’électrode négative sont libérés au travers d’un circuit externe pour rejoindre l’électrode positive. C’est ce que l’on appelle la phase de décharge.
S’il y a phase de décharge, il y a fort logiquement aussi l’inverse : la phase de charge. C’est l’action effectuée lorsque vous mettez en charge votre batterie, l’énergie transmise par le chargeur fait revenir les électrons de l’électrode positive vers la négative.
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Mais pourquoi appellent-ont ces batteries « lithium-ion » ? Sur le même principe de la batterie au plomb, c’est évidemment de la technologie utilisée que la batterie tire son nom. Les différents types de batteries varient selon le type d’ions, les matériaux des électrodes et l’électrolyte associés. Par exemple, dans une batterie au plomb, nous retrouvons un électrolyte contenant des ions de plomb et des électrodes à base de plomb. Dans une batterie lithium-ion, nous retrouvons des ions de lithium (Li+).
Quels sont les composants d’une batterie au lithium ?
La batterie lithium-ion qui compose nos véhicules actuels se présente comme un assemblage d’unités de batteries individuelles aussi appelées cellules. Ces cellules sont reliées les unes aux autres et supervisées par un circuit électronique. Elles sont bien évidemment déterminantes puisque leur nombre, la taille de chaque cellule et la façon dont elles sont agencées déterminent à la fois la tension délivrée par la batterie et sa capacité. La capacité étant la quantité d’électricité qu’elle est en mesure de stocker. Il s’agit de la donnée exprimée en kWh dans le monde automobile.
Aujourd’hui, nous retrouvons ces batteries lithium-ion au sein de nombreux appareils électroniques grand public comme nos téléphones ou encore nos ordinateurs portables.
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Ce succès réside essentiellement dans la densité de stockage permise par la technologie. La densité qui correspond au rapport entre la capacité de stockage offerte par la batterie et son encombrement ou son poids. Pour comparer les avancées technologies faites depuis la batterie au plomb, sachez qu’une batterie lithium-ion offre une densité de l’ordre de 300 à 500 Wh/kg, soit environ dix fois plus que celle d’une batterie au plomb.
Au sein de quelles voitures peut-on retrouver une batterie lithium-ion ?
Comme énoncé plus haut, au sein de pratiquement toutes les voitures électriques commercialisées aujourd’hui. Ainsi, les Tesla Model 3, Model S, Model X et la prochaine Model Y sont équipées d’une batterie lithiuim-ion, tout comme la Renault Zoé, la Nissan Leaf e+, la Peugeot e-208, la Honda e ou encore la DS 3 Crossback E-Tense.
Pour le moment, la technologie lithium-ion semble encore promise à un bel avenir, notamment avec la multiplication des voitures électriques au sein des gammes des constructeurs. Il s’agit effectivement du meilleur compromis entre capacité, masse et volume dans un secteur où, évidemment, tous ces critères sont essentiels.
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D’autres types de batteries pourraient néanmoins remplacer à plus ou moins long terme la batterie lithiuim-ion. Parmi les plus crédibles, nous pouvons citer la batterie à électrolyte solide, qui remplace donc l’électrolyte liquide par un matériau solide qui peut prendre la forme d’un polymère ou de poudres semblables à une sorte de céramique. L’avantage du passage à un électrolyte solide serait évidemment de supprimer théoriquement les inconvénients liés à l’utilisation d’un électrolyte liquide, mais il faudra attendre encore quelques années avant une probable démocratisation de la technologie.
Quelle est la durée de vie d’une batterie d’une voiture électrique ?
Sachez tout d’abord que la durée de vie d’une batterie est exprimée en cycle : un cycle correspond tout bonnement à une charge et une décharge. Renault estime par exemple que selon le type de batterie lithium-ion, le nombre de cycles se situe entre 1000 et 1500. Soit une endurance de 20 ans pour une Zoe roulant environ 30 kilomètres par jour, à titre d’exemple. En moyenne, une batterie devrait vivre moins longtemps.
Évidemment, l’utilisation plus ou moins intensive de votre véhicule électrique jouera forcément sur la longévité de la batterie, alors que son efficacité chutera aussi au fil des années. De son côté, Tesla garantit la batterie de ses automobiles branchées pendant huit ans. Un laps de temps qui pourrait nous donner une petite idée de sa durée de vie, bien qu’il sera nécessaire de patienter encore plusieurs années pour se faire un véritable avis sur la question, avec le recul nécessaire.
Aussi, les technologies ne sont pas à l’abri d’évoluer pour rendre nos batteries plus robustes à l’avenir.
Comment recycler les batteries de voiture électrique ?
Comme vous devez vous en douter, la production de ces batteries n’a pas un impact complètement neutre, l’utilisation des batteries au lithium-ion a d’ailleurs déjà soulevé de nombreuses polémiques, dont les problèmes environnementaux dus à l’extraction du lithium ou encore le recyclage de ces batteries.
Les problèmes environnementaux
La batterie d’une voiture électrique contient plusieurs kilos de lithium, mais aussi du cobalt et du manganèse, entre autres. Ces trois éléments sont des métaux, tous extraits et traités pour ensuite être utilisés au sein des batteries. Plus de deux tiers des ressources en lithium sont issus des déserts de sel d’Amérique du Sud, principalement de Bolivie, du Chili et d’Argentine.
Plusieurs études ont déjà démontré que l’extraction et le traitement de ces métaux entraînaient une pollution des sols, un assèchement des rivières, et peuvent aussi engendrer un accroissement des intoxications et maladies graves pour les populations locales. Le cobalt, qui est lui aussi nécessaire pour les batteries au lithium, plus de la moitié de la production mondiale est issue de mines congolaises. Des mines qui ne respectent pas forcément les conditions de sécurité et qui sont également pointées du doigt concernant l’exploitation d’enfants.
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Comme pour les voitures thermiques et les conditions d’extraction d’hydrocarbure, la filière électrique a encore du travail à fournir. Néanmoins, l’avancée de la technologie laisse entrevoir de nouvelles alternatives à ces matériaux, tout comme la façon de les extraire ou encore de les traiter.
Quid du recyclage ?
Jusqu’à récemment, le lithium n’était que très peu recyclé pour trois raisons : sa forte disponibilité, un coût d’extraction peu élevé et un faible taux de collecte. Néanmoins, avec un parc de voitures électriques grandissant et les tensions concernant les approvisionnements, la donne a changé et la filière du recyclage se met en place.
Les véhicules électriques obsolètes, peu nombreuses par rapport aux voitures thermiques, sont démontées presque entièrement et les éléments de la batterie hors d’usage comme le lithium, le cobalt, l’aluminium ou encore le cuivre, sont colletés et recyclés. Il existe également d’autres solutions pour les batteries non endommagées, en leur donnant une seconde vie et en les utilisant pour un usage stationnaire. Ainsi, elles peuvent être utilisées pour stocker des énergies renouvelables ou encore alimenter des bornes de recharges rapides.
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[…] batteries are one in between the traditional lithium-ion battery and the future solid battery. Manufacturers of semi-solid batteries keep their manufacturing […]
[…] توجد طريقة لاستعادة بعض هذه الطاقة عندما تريد الإبطاء. في السيارة الكهربائية ، الأمر مختلف تمامًا. يمكن أن تكون فرملة المحرك قوية جدًا بحيث يمكن أن تتوقف […]
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[…] Frandroid. (6 janvier 2021). Comment fonctionnent les batteries de voitures électriques? Adresse URL: https://www.frandroid.com/produits-android/automobile/voitures-electriques/707171_comment-fonctionne…. […]
[…] La batterie lithium-ion s’est progressivement imposée comme la technologie de référence et les voitures électriques n’y échappent pas. Mais son fonctionnement et sa composition peuvent encore paraître assez abstraits. L’occasion de s’étendre sur le sujet. Lire la suite… […]
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La voiture electrique c'est l'avenir et moins polluant que les voitures thermiques !
J'ai lu.. Croyez le bien mais je n'ai pas compris la phrase voilà tout. "recyclage de batterie lithium, je n'en ai jamais acheté une." ce n'est pas clair 🥴 hein Ce que je constate en finalité c'est que tant que c'est bon pour vous et votre bien être ça va.. Autrement c'est de la m**** !?! Car finalement vous êtes offgrid certainement par choix non ? Et il faut de facto une batterie, alors oui elle est recyclé mais toujours est il que sa construction a polluer.. Ce n'est pas pour autant que vous fuiez cette polution...non vous l'installer dans votre maison 😒 Vous prônez dans un autre commentaire le diesel... Ha mais oui c'est bien, on va parler du FAP qui contient les mêmes métaux que dans une batterie afin de dépolluper les gaz d'échappement; et que fait on du FAP après 100k km ? On le jette et on en mets un neuf.. Bah oui hein et ceci reporté sur des milliards de voitures, effectivement c'est moins nocif. 🤣 Je rentre aussi dans le débat du nombres de smartphones, robot aspirateur ou aspirateur sans fil chez vous ? Sérieusement il faut arrêter de critiquer les voitures électriques mais utiliser tout les a côté qui utilise les mêmes polluant ! Vous voulez critiquer, pas de problème mais arrivez avec des arguments construit et arrêtez de fuir quand on vous demande votre avis sur la pollution des puits de pétrole et de ceux qui vivent à coté. Pour finir si on arrête de consommer les voitures électriques comme les constructeurs française l'ont fait des années en disant : chargez vos voitures comme vous voulez.. Bousillez les batteries.. C'est pas grave ont les remplacent ! ça n'ira que mieux !!!!!!!!!! Chez Tesla on vous le dis clairement, votre batterie est faites pour la durée de vie de la voiture.. Comme chez Toyota avec l'hybride depuis 20 ans !!!! Quand on explique aux gens de faire attention pour que la batterie tienne on aura moins, voir pas du tout de déchets ! Et arrivé à 1 millions de km elles pourront servir dans une maison où autre. Outre cela la construction d'une batterie Tesla se fait par des accumulateurs de taille de piles, et que si quelques accumulateurs sont mort, il est possible de les remplacer sans changer toute la batterie ! C'est déjà ce que fais Tesla au passage. Mais bon je parle dans le vent la car quand on pense tout savoir sans argument il ne sera à rien de débattre 👍
Bon déjà fait arrêter de mélanger écologique et électrique ; les voitures électriques c'est pas écologique.. Rien à voir. La on parle de choisir entre le pire et le moins mauvais point final ! Tu es offgrid..ok mais donc tu as des batteries à l'acide composé de cuivre qui est extrait au Congo via de l'acide et des produits chimiques et dont la durée de vie est max d'une disaine d'années, vachement écologique 👍 Pour finir venir gueuler sur la pollution engendrée pas la production d'électricité, mais détourner la tête sur la pollution engendré dans le pays producteurs de pétrole c'est clairement risible... C'est pas chez nous donc ça n'existe pas hein 👌
Bon, je ne peux définitivement rien pour vous si vous ne lisez pas les commentaires en entier. Les batteries que j'utilise sont des batteries recyclées lithium ion, donc déjà utilisées et qui dans la filière européenne sont destinées à la destruction et au recyclage des matières premières dans le meilleur des cas alors qu'il est possible de ré-exploiter les cellules fonctionnelles. Vive le nucléaire, un moindre mal n'est ce pas (36% de votre conso) ? Vive l'exploitation des gosses en Afrique pour le cobalt, le "moins mauvais" pour vous. Vous pensez que la voiture électrique est une solution contre le CO2, vous verrez les effets pervers engendrés qui seront au minima aussi grave que l'exploitation pétrolière. Bonne route et bon vent !
Pour info, je suis offgrid en solaire, pas de raccordement électrique, recyclage de batterie lithium, je n'en ai jamais acheté une. Ca ne m'empèche pas d'être contre le lobbying des voitures électriques, non elles ne sont pas propre, soit par leur fabrication, soit par l'origine de l'énergie pour les recharger. Sachez M. Suisse que si chez vous vous avez 70% d elec d'origine renouvelable, dansles autres pays ce n'est clairement pas le cas, et cela ne le sera pas demain, ni après demain ... Vous ne pensez qu"à votre niveau... Restez dans votre tour d'ivoire à regarder le monde à travers vos jumelles !!
Mais sors moi des chiffres de l'extraction du pétrole et je serai peut-être d'accord avec toi... Haaaa ben on en trouve pas hein c'est bizarre ! Tout comme le bashing sur l'électrique ça y va à foison mais on ne trouve aucune étude sur les pétrolier.. À croire qu'ils paient des études pour ne pas voir le pétrole disparaître il n'y a qu'un pas.... On avait pas assez de recule avec les panneaux solaires mais aujourd'hui on se rendre compte que les 30 ans de vie sont pessimiste et qu'on serait plutôt sur 50 ans de vie voir infinie ! Je rappelle que pour faire un panneau solaire il faut du silicium.. Du sable quoi.. Comme pour les processeur... Et il y avait même une équipe qui avait trouvé le moyen de recycler les plaques de processeurs raté en panneau. Bon et au passage je sais que les français vous avez que votre nombril en tête et l'allemagne aussi un peu... mais nous, en Suisse, on est pour le moment à 68% d'électricité renouvelables.. Et ce chiffre continue d'avancer donc.. Bon.. Mais comme le montre mon tableau pour faire un moteur il faut autant d'électricité que pour faire 100'000km en voiture ! La ça te pose pas problème noooon😂
Oui pourquoi pas, il n'en reste qu'une en France, et elle ferme en 2022 (de mémoire) :-) Les autres pays les ferment aussi les uns après les autres (UK, Allemagne, pays nordiques). Aussi, je me permets de glisser qu'une électrique émet tout de même moins de CO2 même quand l'électricité est produite à partir du charbon, du fait de sa plus grand efficacité (~80% au lieu de ~30% pour une thermique). Bon, je pense que je vais arrêter cette thread ici si vous permettez ! Tout est disponible sur le net, notament dans Wikipedia et sur les sites des fournisseurs d'électricité :-)
Et les recharges elles se font avec quoi ? En France on a le nucléaire en grande majorité, dans les autres pays ? Centrales à charbon... Recharger vos voitures électriques, c'est au nucléaire ou au charbon... En plus de la pollution de l'extraction du lithium... Le solaire et l'éolien c'est peanuts !!
et les centrales à charbon que l'on rouvre pour couvrir vos besoins en recharge croissant, on en parle ?
Et vous, allez-vous expliquer à tous les enfants de la péninsule arabique que depuis des années ils vivent une demi-vie à cause du pétrole ? Aux morts des attentats du 11 novembre que les terroristes étaient financés par les pétro-dollars ? Et aux morts du Bataclan ? Le gros avantages de l'énergie électrique c'est qu'elle peut être produite partout, même dans les villages isolés et oubliés de l'Afrique. Le pétrole est la cause de la plupart des désastres humains et écologiques des XXe et XXIe siècles, comment osez-vous le défendre ?
Vous expliquerez votre point de vue aux gamins qui extraient le cobalt en Afrique... Vous y penserez au volant de votre scalextrix dans votre garage pendant 2 h si vous voulez...
Je suis assez halluciné des gens qui gueulent sur la voiture électrique mais qui sont sur un site dédié à Android et donc des appareils bourré de lithium.. Pourtant là, les détracteurs ne disent rien hein !?!? Outre cela parler du diesel comme étant moins polluants ? Mais sérieusement vous allez me faire croire que de l'extraction, au raffinage, à la pompe ça pollue moins ? Ha ben oui quand 3 clampins sur YouTube le disent c'est que c'est vrai hein. Moi j'ai d'autres sources donc on fait quoi ? https://uploads.disquscdn.com/images/6695b2fe5bfe2c12be6e80e850c07f2a4509c558567f966576c7fd179d7c1fc8.jpg https://uploads.disquscdn.com/images/c30f03af425264d0339889b7284f3eef153dddd3477af0afa0076f2259820eef.png
Faudrait peut-être parler de l'extraction du pétrole qui pollue à l'endroit de l'extraction.. Les puits plus assez rentable qui sont mal rebouché et qui fuits.... Je crois qu'on sous estime l'extraction du pétrole
Encore une fois, il n'y a pas de solution parfaite et il faut donc choisir. Quant à l'eau potable, elle est tout aussi souvent souillée par l'exploitation pétrolière (pipelines qui fuient, marées noires, fracking). Vous voyez, je ne vous ai pas attendu pour me renseigner :-) Et vous ? Quand commencez-vous ?
Je trouve votre ton agressif envers Samy, mais essayons tout de même de raisonner un peu. Tout d'abord, le CO2 est la plus grande menace qui pèse sur nous aujourd'hui car les changements qu'il entraîne sont irrémédiables et globaux. Ensuite, la voiture électrique n'émet rien, donc pas de cancers, pas de maladies respiratoires dues à son fonctionnement, contrairement aux voitures thermiques. Si vous préférez rouler en thermique, je vous propose de faire une expérience : vous et moi nous enfermons chacun dans un garage, vous avec votre thermique en marche et moi avec mon électrique en marche. Celui qui n'est pas mort au bout de 2h a gagné. C'est quand vous voulez :-)
Et marche à pied ! Entièrement d'accord ! (en espérant que ce n'était pas un commentaire ironique)
Encore une fois, de quelle pollution parlez-vous ? Attendez-vous la solution parfaite pour arrêter de défoncer le climat ?
Quelques hectares ? Mais on ne parle pas de forets !! Savez vous ou est extrait le lithium ? Dans des déserts ou on utilise des centaines de millions de litres d eau pour traiter e lithium, cette eau potable n'est plus exploitable par la suite. Sortez vou les doigts et renseignez vous.
Être en école d'ingénieur et ne pas savoir réfléchir... Ai je par lé de CO2 ? Pour vous la pollution se limite à cette molécule ? De plus je vois que vous êtes incapable de lire un article jusqu"au bout ? Pour l'exploitation du Cobalt, vous ne saviez pas que c'etait en afrique ? Ou des enfants sont exploités ? ... Soit vous n'avez pas le niveau pour devenir ingénieur, soit le niveau des écoles a bien chuté en 20 ans !!
Rrrhhhhooo
en fait j'ai pas de voiture.....:-)
Un peu bête car tu rates le bonus écologique !
J"ai pas les moyens, un peu comme tous ces véhicules électriques qu'on tente de nous faire passer pour un modèle vertueux et accessible.
Avec des piles
Ca me fait rire. La voiture électrique ne pollue pas à l'endroit où elle roule, mais à l'endroit où est produite l’électricité qui charge sa batterie. Le jour où on verra une voiture avec une éolienne sur le toit on pourra en parler.
???
Super article au passage une révision des cours de physique chimie. C'est un ancien de la filière scientifique qui a écrit cet article c'est sûr mdr 😂
Vélo pour tous le monde !
Le diesel pollue de façon différente. Il faut choisir entre sauver notre écosystème actuel (en arrêtant de brûler pétrole, gaz et charbon) ou éviter d'abîmer quelques hectares en Amérique du Sud.
De quelle pollution parlez-vous ? Le CO2 qui défonce le climat ? Les Nox qui nous tuent ? Pensez-vous qu'il est préférable d'abîmer la nature le temps de trouver une meilleure solution, ou de changer le climat pour toujours, ce qui entraîne la disparition de millions d'espèces animales et végétales ? Faîtes votre choix :-)
C'est vrai que c'est un peu ironique de parler d'écologie pour les voitures électriques quand on voit la façon dont sont construites les batteries notamment avec l'extraction des métaux...
La voiture électrique de par l'extraction polluante du Lithium et du cobalt polluent plus qu'un véhicule diesel avant même d'etre sorti de l'usine, quelle hypocrisie !!! Et l'exploitation des gosses en Afrique dans les mines, ça dérange pas trop au vu des commentaires...
C'est le nom de la première voiture qui a atteint les 100 km/h. Elle est citée dans l'article mais avec la mauvaise orthographe. Une réussite française se doit d'être correctement orthographiée.
Jamais-Contente s'il vous plaît. Ou alors pas de majuscule à tesla.
Ppfff tu ne peux pas acheter une Tesla comme tout le monde !
Je pense qu'il faudrait éviter le "nos" car, pour le moment, excessivement peu de personnes roulent en électrique ( 200000 sur un parc de 52 millions......).
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