Les caractéristiques techniques de batterie les plus importantes

Quand on parle d'une batterie, on se contente en général de parler de sa capacité. Pourtant, ce n'est pas la seule caractéristique technique qui soit importante.

Cellule batterie li-ion
Cellule élémentaire d'une batterie lithium-ion automobile

Souvent, on entend parler d'une nouvelle technologie de batterie "révolutionnaire", promises pour quelques années plus tard, mais sans qu'elle n'arrive réellement sur le marché. En cause : une des caractéristiques (autre que la capacité) n'est pas satisfaisante. Voici un tour d'horizon sur ces contraintes parfois oubliées.
Capacité volumique (Wh/m3)
C'est elle qui va déterminer le volume de la batterie. Si la densité de capacité est élevée, la batterie prendra peu de place. Si elle est faible, la batterie sera très grosse, et on devra en limiter la capacité. Elle est donc très importante pour l'aménagement intérieur de la voiture.
C'est sur ce paramètre que se sont portées la plupart des recherches du XXe siècle et qui a vu le NiCd succéder au plomb, puis le NimH, et maintenant ce sont les technologies au Lithium qui dominent.
La capacité volumique effective d'une batterie dependra aussi de son système de régulation thermique.
Puissance (W/Wh ou C)
Parfois confondue avec la capacité, elle va décider quelle poura être la puissance du moteur, et la possibilité d'une charge rapide. Elle est généralement indiquée sous la forme d'un nombre de C.
1C signifiant qu'on peut la décharger (ou la charger) en minimum une heure. Une batterie 1C de 20kWh ne pourrait fournir assez d'électricité que pour un moteur de 20kW (ou moins), ce qui est faible sur une automobile. C'est pourquoi les batteries pour automobiles électriques ont une puissance généralement située entre 4C et 10C. A titre d'exemple, la batterie de l'Ampera est environ à 7C.
C'est cette caractéristique qui a limité l'utilisation des batteries NimH dans les vehicules purement electriques, les batteries NiCd étant meilleures sur ce point.
Plus près de nous, c'est une des raisons qui font que les Tesla Model S avec batteries de 60kWh ont moins de puissance que celles avec batterie de 85kWh.
La puissance de charge/décharge peut être limitée par la batterie elle-même ou pour des raisons de sécurité (limitation de la température par exemple).
Densité de capacité (Wh/g)
Ce paramètre est souvent ignoré parce que les batteries Lithium sont semblables sur ce point. Il n'en est pas moins important, parce que si les voitures électriques sont généralement plus lourdes que les thermiques, c'est à cause de ce paramètre, un moteur électrique étant plus léger qu'un moteur thermique de même puissance.
La densité de puissance effective d'une batterie est impactée par son système de régulation thermique.
A titre d'exemple, la batterie de l'Ampera pèse plus de 200 kg. Si sa densité était semblable à du polystyrène, elle ne pèserait même pas 10kg.
Endurance au cyclage
Une batterie d'automobile peut être déchargée et rechargée quotidiennement, voire même plusieurs fois par jour. C'est pourquoi il est impensable de mettre dans une voiture une batterie qui perdrait une part importante de sa capacité après quelques dizaines ou centaines de cycles.
Le point de comparaison entre batteries se situe au nombre de cycles après lesquels elles ne sont plus capables de restituer au moins 80% de leur capacité initiale. Actuellement, cela se situe généralement entre 800 et 2000, soit (avec une charge/decharge complète par jour) entre 2 et 5 ans.
Heureusement, il existe un moyen couramment utilisé pour augmenter le nombre de cycles admis : il suffit de limiter la capacité utilisable. En limitant la partie utilisable à la moitié de la capacité totale par exemple, il est possible d'au moins doubler le nombre de cycles. Limiter la capacité utilisable permet aussi de masquer partiellement l'usure de la batterie a l'utilisateur, qui ne verra pas son autonomie varier, même si la capacité de la batterie diminue.
Auto-décharge
Quand une batterie est chargée, elle perd naturellement peu à peu sa charge (indépendamment de la consommation de veille de la voiture). Imaginez si vous avez chargé votre voiture et qu'une semaine plus tard, sans avoir roulé elle avait perdu la moitié de son autonomie! On parle souvent de 20%/mois pour les batteries NiCd et Nimh, et de quelques pourcents par mois pour les batteries lithium. C'est LE gros point faible des supercondensateurs, qui peuvent perdre spontanément toute leur charge en quelques semaines.
Plage de température utile
Une voiture doit pouvoir être utilisée de -20°C à +60°C, pour se faire aux regions froides commes aux regions chaudes. Mais les batteries sont des éléments chimiques qui sont sensibles à la température. Dans le meilleur des cas, une batterie placée au froid verra son auto-décharge augmenter (comme les batteries Zebra), ou sa puissance diminuer de façon réversible. Dans le pire des cas, une batterie soumise à un été trop caniculaire pourra perdre irrémédiablement de sa capacité.
C'est pourquoi un système de régulation thermique de la batterie est présent sur la quasi totalité des voitures. Plus ou moins sophistiqué, il pourra, suivant le cas, ventiler la batterie pour reduire sa température, ou bien avec un système liquide la chauffer comme la refroidir.
Un batterie intrinsèquement moins sensible à la température permet d'utiliser un système de regulation plus léger.

Il y a donc plus d'une caractéristique qui distingue une batterie d'une autre. Et cela sans parler du prix de la batterie, qui n'pas d'impact sur les performances techniques de la voiture, mais un impact réel sur ses performances commerciales (C'est pour cette raison que les batteries Lithium-Fer peinent a percer).

Mots-clefs: 

Suivez-nous sur facebook