Une nouvelle étude sur les batteries des véhicules électriques
Une recherche récente a révélé qu’un pack de batteries destiné aux véhicules électriques (VE) peut perdre une partie significative de sa durée de vie utile à cause de quelques cellules en sous-performance. Cette découverte a des implications pour les conducteurs privés, mais aussi pour les systèmes de transport public et les flottes de livraison. En effet, des batteries plus durables peuvent permettre de réduire les coûts, minimiser les temps d’arrêt des véhicules et améliorer la fiabilité des performances des VE au fil du temps.
Points essentiels à retenir
L’étude, qui s’est appuyée sur plus de trois années de données concernant les VE, a examiné des voitures particulières équipées de batteries au nickel-manganèse-cobalt ainsi que des bus dotés de batteries au lithium-fer-phosphate. Certains des véhicules suivis ont parcouru jusqu’à 186 000 milles (300 000 kilomètres), d’après les rapports d’Interesting Engineering.
Dirigée par le professeur Chen Zhongwei de l’Institut de chimie de Dalian en Chine et le professeur Zou Changfu de l’Université de technologie de Chalmers en Suède, cette étude a révélé quelque chose d’important. L’usure d’un pack de batteries ne dépend pas uniquement de la performance de la cellule moyenne. Les chercheurs ont trouvé un effet de « cellule la plus faible », où un petit groupe de cellules se dégrade plus rapidement et atteint ses limites de tension ou de sécurité avant les autres cellules.
Cela signifie qu’un nombre limité de cellules moins performantes peut décider de la fin de vie de tout le pack, même si la majorité des cellules est encore en bon état. Selon Chen Zhongwei, « nos résultats montrent que la performance et la durée de vie d’un pack de batteries pour VE ne sont pas uniquement déterminées par le niveau moyen de vieillissement de leurs cellules, mais peuvent être fortement contraintes par un petit nombre de cellules vieillissant plus rapidement. »
Impact sur la longévité des batteries
L’impact de cet effet sur la durée de vie des batteries est considérable. En prenant en compte un seuil de dégradation courant, les packs de batteries pour voitures particulières perdaient environ 17,7 % de leur longévité, tandis que ceux des bus subissaient une perte de 22,8 % à cause de ce phénomène de faiblesse de certaines cellules.
Contexte et méthodes de recherche
Plutôt que de se limiter à des études en laboratoire, les chercheurs ont analysé des packs de batteries en situation réelle sur la route. Ils ont collecté des données concernant la tension, le courant, la température et l’état de charge, puis utilisé des modèles de batteries combinés à des réseaux neuronaux pour simuler l’évolution des cellules individuelles au fil du temps.
Dans le cas des voitures particulières, les variations de performance entre les cellules restaient relativement faibles tant que le kilométrage était modeste. Cependant, lorsque les véhicules dépassaient les 105 000 milles (environ 170 000 kilomètres), certaines cellules commençaient à se détériorer beaucoup plus rapidement, entraînant des écarts de performance bien plus marqués.
Initiatives à venir
Les chercheurs ont proposé plusieurs pistes pour atténuer l’effet des cellules les plus faibles, notamment par des méthodes de fabrication plus uniformes, une meilleure organisation des cellules, des contrôles d’équilibrage renforcés, une gestion thermique améliorée et des systèmes de batteries reconfigurables.
Chen Zhongwei a déclaré que « quantifier cet effet de cellule la plus faible dans des conditions réelles d’opération des VE offre une base solide pour améliorer l’utilisation des batteries, la gestion de leur durée de vie et l’optimisation au niveau du système. »
Ressources supplémentaires à découvrir
Les sujets abordés dans les études ci-dessous traitent d’autres défis liés aux batteries. Ils mettent en lumière des initiatives visant à minimiser les risques liés aux batteries lithium-ion, à concevoir de meilleures batteries et à promouvoir le recyclage ou la réutilisation des packs une fois leur service sur route terminé.
- Des chercheurs mettent en œuvre des solutions pour résoudre les échecs des batteries lithium-ion qui pourraient menacer leur sécurité.
- À l’Université McGill, des chimistes progressent dans le développement de batteries à l’état solide pour un usage pratique dans les VE.
- En Allemagne, des ingénieurs initient un projet de recyclage des batteries visant à récupérer des matériaux précieux pour les VE.
- Près de San Antonio, l’entreprise B2U démontre qu’une deuxième vie pour les batteries peut soutenir des systèmes de stockage à l’échelle des villes.
FAQ
Qu’est-ce qu’une cellule de batterie faible ?
Une cellule de batterie faible est une cellule qui se dégrade plus rapidement que les autres, ce qui peut restreindre la performance d’ensemble du pack.
Quel est l’impact d’une batterie de véhicule électrique vieillissante ?
Une batterie vieillissante peut entraîner une diminution de la capacité, ce qui entraîne des temps de charge plus longs et une autonomie réduite.
Comment peut-on améliorer la durée de vie des batteries ?
En appliquant des méthodes de fabrication plus uniformes, en optimisant la gestion thermique et en organisant mieux les cellules, la durée de vie des batteries peut être prolongée.
Quels sont les défis actuels liés aux batteries pour véhicules électriques ?
Les défis incluent la sécurité, la longévité, le recyclage des matériaux et l’amélioration de la conception des batteries.
Pourquoi est-il important de surveiller les performances des cellules de batterie ?
Surveiller les performances de chaque cellule permet d’identifier et de gérer les défaillances potentielles, maximisant ainsi l’efficacité du pack de batteries.
