Voiture électrique : pourquoi ces batteries de première génération ne sont (presque) plus utilisées ?
Aujourd’hui, si vous achetez une voiture électrique neuve ou même récente, il y a à peu près 99 % de chance qu’elle embarque une batterie lithium-ion. À l’avenir, cela pourrait évidemment changer, puisque de nombreux constructeurs et fournisseurs travaillent sur des batteries dotées d’autres technologies, comme celles à base de sodium par exemple.
Nous avons d’ailleurs réalisé un sujet explicatif sur les avantages de ces nouvelles batteries sodium-ion et pourquoi elles pourraient prendre le pas sur la technologie lithium-ion.
Mais avant le sodium, et avant même le lithium, les premières voitures électriques avaient droit à une tout autre technologie. Il s’agit des batteries plomb-acide ou des batteries nickel-métal-hydrure. Ces technologies sont aujourd’hui largement dépassées, tant sur un plan énergétique qu’environnemental, mais elles n’ont pas totalement disparues.
Comment sont-elles fabriquées ?
Les batteries plomb-acide utilisent deux électrodes immergées dans de l’acide sulfurique pour fonctionner. L’électrode positive est en plomb recouvert de dioxyde de plomb, l’électrode négative est en plomb métallique poreux.
Une réaction chimique entre ce dernier et le sulfate contenu dans l’acide sulfurique conduit la charge de l’électrode négative vers l’électrode positive, générant ainsi un courant. Cette réaction peut être inversée, ce qui permet de recharger la batterie lorsqu’elle est reliée à une source électrique.
Les accumulateurs à hydrure métallique de nickel, quant à elles, ont une cathode faite d’oxyhydroxyde de nickel et une anode faite d’un composite d’hydrure métallique.
Les avantages et inconvénients de ce type de batteries
Ces deux types de batteries, bien que différents en termes de matériaux et de fonctionnement, présentent des caractéristiques similaires. D’une part, elles sont assez simples et peu coûteuses à fabriquer. D’autre part, elles sont moins inflammables que les batteries lithium-ion.
Cependant, elles présentent un certain nombre de limites qui ne leur ont pas permis de survivre à l’arrivée des batteries lithium-ion, si ce n’est de façon marginale.
La première limite est leur faible durabilité. Les batteries plomb-ion (utilisées notamment sur des modèles comme la Fiat Panda Eletrra) subissent entre 250 et 500 cycles de recharge avant que leurs performances ne chutent de 20 à 30 %. Les batteries nickel-métal-hydrure font un peu mieux, même si nous sommes toujours dans une fourchette d’environ 500 cycles. Pour vous donner un petit ordre d’idée, les batteries lithium-ion peuvent « encaisser » deux à trois fois plus de cycle avant une chute significative de leurs performances.
En outre, elles ont toutes deux une faible densité énergétique. Les batteries plomb-acide souffrent également d’autodécharge, c’est-à-dire qu’elles perdent une partie de l’énergie stockée, même lorsqu’elles ne sont pas utilisées.
Les batteries nickel-métal-hydrure, quant à elles, souffrent de l’effet mémoire. Elles perdent leurs performances si une recharge partielle est effectuée ou si la charge est rétablie à 100 % alors que la batterie n’est pas complètement déchargée.
Par qui ces batteries sont encore utilisées ?
Les batteries au plomb sont encore utilisées dans certaines voitures électriques, mais uniquement sur des modèles très bon marché et très petits. On les trouve principalement sur des véhicules produits en Chine, des citadines ou même des quadricycles légers.
Les batteries nickel-métal-hydrure, quant à elles, sont encore très répandues dans le monde de l’automobile, mais ne sont pas utilisées par les voitures entièrement électriques.
On les trouve plutôt dans les voitures hybrides ou hybrides rechargeables. Toyota, par exemple, les a utilisées pendant des décennies pour ses véhicules hybrides. Depuis, le constructeur japonais est passé aux batteries lithium-ion.