- Une batterie est un accumulateur qui transforme de l’énergie chimique en énergie électrique. Il s’agit d’un dispostif de stockage d’énergie qui doit être rechargeable dans le cas des véhicules électriques.
- Une batterie de véhicule électrique est le fruit d’un assemblage d’unités élémentaires appelées cellules qui sont constituées d’une cathode, d’une anode, d’un séparateur et d’un électrolyte.
- Les cellules sont assemblées afin que la batterie délivrent les caractéristiques requises (tension, puissance, énergie et durée de vie) par le véhicule électrique.
Auteur : Youssef Belgnaoui – Actutem – « copyright – tous droits réservés »
Une batterie met en œuvre une réaction électrochimique réversible conduisant à la circulation d’électrons et donc à la génération de l’énergie électrique.
Une batterie comporte un ou plusieurs éléments, chacun doté d’une électrode positive (la cathode), d’une électrode négative (l’anode), d’un séparateur et d’un électrolyte.
Les propriétés de la batterie dépendent des composants chimiques et des matières utilisés pour ces éléments qui auront également un impact sur la quantité d’énergie stockée et délivrée, la puissance fournie ainsi que sur le nombre de cycles de charges et de décharges.
Les batteries Nickel-Cadmium (Ni-Cd) des premiers véhicules électriques ont peu à peu laissé place aux technologies Lithium-ion (Li-ion). Cependant, les fabricants de batteries recherchent constamment des systèmes électrochimiques plus économiques, plus denses, plus légers et plus puissants.
Une batterie est constituée d’un assemblage de cellules produites en plusieurs étapes. Une cellule contient deux conducteurs de courant et un compartiment séparé contenant les électrodes, un séparateur et l’électrolyte.
Lors de l’assemblage des cellules, le séparateur et les électrodes sont reliés entre eux par séchage sous vide. La cellule formée par la cathode et l’anode est enroulée, laminée ou empilée. Les pattes de raccordement sont reliées aux cellules pliées. Le processus est terminé lorsque les cellules sont remplies d’électrolyte, scellées sous vide et séchées.
Trois types de cellules de batterie
Il existe trois grandes catégories de cellules de batteries de voitures électriques : les cellules cylindriques (a), les cellules prismatiques (b) et les cellules poches (c).
Les électrodes sont des feuilles métalliques recouvertes d’une pâte qui contient des matériaux tels que des agents de graphite, de fer, de carbone et de lithium. L’anode (pôle négatif) est constituée de cuivre. La cathode (pôle positif) est en aluminium.
La fabrication de l’électrode consiste à déposer une suspension contenant le matériau actif, le matériau conducteur et le liant polymère dans un solvant sur un film de cuivre ou d’aluminium (préparation et revêtement de suspension). Viennent ensuite les phases de séchage et de calandrage de ce film ainsi traité puis le dimensionnement des électrodes. Pour offrir des performances électrochimiques souhaitables, chaque étape de ce processus de fabrication doit être parfaitement maîtrisée.
Le séparateur est conçu à partir d’un matériau poreux qui lui permet de baigner dans un électrolyte liquide. Les feuilles séparatrices sont placées entre les feuilles constituant les électrodes pour créer une barrière physique évitant les courts-circuits.
Les cellules sont remplies par un électrolyte liquide qui est absorbé par les feuilles séparatrices afin que le courant électrique puisse les traverser.
Les boîtiers de cellules sont généralement fabiqués en acier à base de nickel ou en aluminium afin d’empêcher toute réaction de l’acier avec l’électrolyte.
Jusqu’à présent, les batteries pour véhicules électrique mettaient en oeuvre un électrolyte liquide. Mais aujourd’hui les construteurs s’orientent vers des électrolytes solides placés entre l’anode et la cathode. Les batteries solides promettent en effet une plus grande densité d’énergie et donc une augmentation de l’autonomie des véhicules électriques. Elles sont également moins inflammables et se chargent plus vite.
