Voiture électrique : comment fonctionne la batterie lithium-ion ?

Publié par le 18.10.2019 - 3 min

La batterie lithium-ion s’est imposée comme la technologie de référence dans le monde de la voiture électrique. Comment fonctionne-t-elle et quelles sont ses qualités ? Explications.

Commercialisée dès 1991, la batterie lithium-ion se destine d’abord au secteur de l’électronique grand public. Très vite, elle trouve de nouveaux débouchés, jusqu’à s’installer comme un véritable standard pour tous les appareils ayant besoin d’une batterie rechargeable et portable. Elle succède aux technologies Nickel Cadmium (NiCd) et Nickel Métal-Hydrure (Ni-MH).

Fonctionnement d’une batterie lithium-ion

Le principe de la batterie lithium 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. Quand la batterie alimente un appareil, les électrons accumulés dans l’électrode négative sont libérés au travers d’un circuit externe jusqu’à rejoindre l’électrode positive : c’est la phase de décharge. À l’inverse, quand la batterie est en charge, l’énergie transmise par le chargeur fait revenir les électrons de l’électrode positive vers la négative.

Les différents types de batteries  varient selon le type d’ions, les matériaux des électrodes et l’électrolyte associés. La batterie au plomb 12 volts qui sert traditionnellement à alimenter le démarreur d’un véhicule thermique repose par exemple sur un électrolyte contenant des ions de plomb et des électrodes à base de plomb. La batterie lithium-ion exploite quant à elle des ions de lithium (Li+) : c’est de là que la technologie tire son nom.

Une batterie lithium-ion telle qu’on la conçoit à l’intérieur d’une voiture comme ZOE se présente comme un assemblage d’unités de batterie individuelle (cellules), reliées les unes aux autres et supervisées par un circuit électronique dédié. Le nombre des cellules, 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, c’est-à-dire la quantité d’électricité qu’elle est en mesure de stocker. Elle est généralement exprimée en wattheure (Wh), voire en kilowattheure (kWh) dans le monde automobile.

Propriétés d’une batterie lithium-ion

batterie Z.E 50

On trouve des batteries lithium-ion aussi bien dans les appareils d’électronique grand public (téléphone, ordinateur portable) que dans les voitures électriques. La principale raison de ce succès à grande échelle réside essentiellement dans la densité de stockage permise par la technologie lithium-ion.

Cette densité correspond au rapport entre la capacité de stockage  offerte par la batterie et son encombrement ou son poids. À titre de comparaison, 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.

En attendant le développement potentiel d’innovations comme la batterie tout solide , la technologie lithium-ion représente aujourd’hui le meilleur compromis entre capacité, volume et masse, dans le secteur de la mobilité électrique. Elle offre une puissance élevée, une facilité de recharge et une bonne durabilité, qui se prêtent à des scénarios d’usages complémentaires les uns des autres, tout au long de son cycle de vie, conformément aux principes de l’économie circulaire.

Copyrights : Pagecran, Olivier Le Moal

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