Batterie Ultium de General Motors | Photo: General Motors
Les véhicules électriques gagnent en popularité et tous les constructeurs prévoient offrir le plus grand pourcentage de leur gamme sous forme électrifiée au cours des prochaines années.
Au cœur du développement de la prochaine génération des véhicules électriques est l’amélioration de l’autonomie et en parallèle, le développement de nouveaux types de batterie. L’industrie est en effervescence à l’heure actuelle alors que des milliers d’entreprises investissent des milliards de dollars dans le développement de nouvelles générations de batteries et de technologies de recharge pour faciliter l’adoption des véhicules électriques auprès de la population.
Charger et recharger son véhicule électrique sera un processus constamment en évolution au cours de la prochaine décennie. Voici quatre technologies en développement au cœur du changement et qui prendront une place beaucoup plus importante d’ici la fin de la décennie.
Batterie lithium-ion
Avant de se lancer dans ce qui s’en vient, voyons où nous en sommes à l’heure actuelle.
Batterie au lithium-ion |
La batterie lithium-ion a vu le jour dans les années 1970, mais c’est en 1991 que Sony a lancé le premier exemplaire commercial. La technologie a évidemment évolué, mais sous sa forme actuelle la batterie lithium-ion commence à plafonner.
Une batterie au lithium-ion est formée de deux électrodes, la cathode positive et l’anode négative qui s’échangent des ions passant au travers un électrolyte liquide. Le lithium est intégré dans les matériaux d’électrodes. Ces batteries proposent une grande densité d’énergie et peuvent stocker quatre fois plus d’énergie par unité de masse que d’autres types d’accumulateurs. En contrepartie, les batteries lithium-ion sont plus susceptibles de surchauffer ou au feu en raison de la présence d’oxygène des oxydes métalliques.
Les batteries lithium-ion sont toujours dispendieuses à produire également et elles sont toujours susceptibles de perdre de leur capacité charge au fil du temps. Voilà pourquoi la recherche et le développement se sont tournés vers d’autres alternatives, plus spécifiquement les batteries à semi-conducteurs, appelées solid-state en anglais.
Batteries à semi-conducteurs
La recherche se poursuit sur les batteries à semi-conducteurs dans tous les coins de l’industrie automobile ainsi que dans d’autres domaines. Or, ce type d’accumulateur n’est pas encore prêt à voir le jour. La majorité des experts s’entendent pour dire qu’il faudra attendre au moins jusqu’en 2030 avant de voir la première application d’une batterie à semi-conducteurs dans une automobile.
General Motors reveals its all-new modular platform and battery system, Ultium, Wednesday, March 4, 2020 at the Design Dome on the GM Tech Center campus in Warren, Michigan. (Photo by Steve Fecht for General Motors)
La grande différence avec les batteries actuelles est qu’au lieu d’un électrolyte liquide entre les électrodes, on retrouve un électrolyte solide.
Les avantages de ce type de conception sont nombreux.
Pour commencer, les batteries à semi-conducteurs ont une plus grande densité énergétique qu’une batterie au lithium-ion. Elles sont donc plus compactes tout en permettant une autonomie beaucoup plus grande. On parle ici de plus de 1 000 kilomètres d’autonomie atteints assez facilement ce qui faciliterait grandement l’adoption des véhicules électriques.
Des batteries au lithium-ion pourraient atteindre ce niveau d’autonomie, mais il faudrait plus de batteries ce qui nécessite plus de place dans le véhicule et surtout, cela augmente les coûts.
De plus, les batteries à semi-conducteurs sont passablement plus rapides à recharger. Il serait théoriquement possible de recharger la batterie en moins de 10 minutes, rapprochant le temps nécessaire pour reprendre la route à celui de faire un plein d’essence.
Puis, la sécurité est passablement améliorée alors que les risques de feu sont à peu près inexistants.
Un exemple de batteries à semi-conducteurs et son potentiel est la nouvelle technologie Ultium de GM. Plusieurs autres constructeurs travaillent aussi au développement de cette nouvelle batterie.
Que faire en attendant les batteries à semi-conducteurs?
Les avantages des batteries à semi-conducteurs sont nombreux. Tel qu’indiqué précédemment, le problème est que l’industrie automobile devra attendre encore plusieurs années avant de pouvoir appliquer la technologie à grande échelle aux véhicules électriques.
Recharge sans fil
La recharge sans fil des véhicules électriques est un sujet d’actualité depuis plusieurs années, mais des applications tangibles tardent à voir le jour. Le récent Genesis GV60 électrique pourrait être le premier modèle à pouvoir se recharger sans connecter de câble, mais rien n’est confirmé.
Genesis GV60 | Photo: Genesis
Une étude récente effectuée par la firme WiTriCity, une compagnie qui développe justement des technologies de recharge sans fil, a conclu que l’ajout de ce type de recharge augmenterait les intentions d’achat d’un véhicule électrique d’environ 25%.
En plus de recharger sans câble à la maison, les véhicules électriques adaptés à la recherche sans fil pourraient aussi théoriquement se recharger sur la route si celles-ci étaient adaptées. Ainsi, les véhicules électriques ne perdraient pas de charge en roulant.
Comme les batteries à semi-conducteurs, cependant, la technologie est encore au stade de la recherche et il n’est pas dit qu’elle sera possible avant l’arrivée d’une nouvelle génération d’accumulateurs.
BMW 530e iPerformance
L’échange de batterie
Connu sous le nom de battery swapping, l’échange de batterie consiste à prendre la batterie à plat et la remplacer par une batterie neuve avec une pleine charge. Cette façon de faire permettrait de recharger très rapidement et serait surtout adaptée à une utilisation urbaine où une petite batterie suffit.
L’entreprise Better Place était notamment au cœur du développement de ce processus et a collaboré avec Renault à la fin des années 2000, mais l’entreprise à fait faillite en 2013. La technologie poursuit son développement, mais pour le moment nous en sommes toujours au stade laboratoire.
Ample échange de batterie | Photo: Ample
Qu’est-ce que tout cela signifie pour l’avenir de la voiture électrique?
L’industrie automobile est actuellement dans une période charnière de son histoire. La transition vers les véhicules électriques bat son plein et tous les constructeurs ou presque ont des plans ambitieux pour électrifier la majorité de leur gamme d’ici cinq, 10 ou 15 ans. Les gouvernements s’en mêlent aussi partout sur la planète, obligeant les manufacturiers à vendre uniquement des véhicules électrifiés d’ici quelques années.
À court terme, la batterie lithium-ion continuera de servir dans les véhicules électriques et la technologie continuera assurément de s’améliorer au cours des prochaines années. Il est fort probable que nous verrons ce type d’accumulateurs dans les véhicules électrifiés au moins jusqu’en 2030.
En fait, il semble qu’il y aura peu de révolutions dans le domaine de la batterie de véhicules électriques avant la fin de la présente décennie. Entre 2030 et 2040 cependant, le visage de ce segment pourrait changer et il est très possible que nous voyions arriver en même temps les batteries à semi-conducteurs, la recharge sans fil et l’échange de batterie.
Recharge véhicule électrique : quatre technologies qui changent la donne - EcoloAuto
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