Batterie de traction

Une batterie de traction (également appelée batterie de véhicule électrique, batterie de conduite ou batterie de cycle ci-après) est un accumulateur d’énergie; elle est utilisée pour la commande de véhicules électriques et une pluralité d’éléments interconnectés (donc “batterie”) sont composés. Il se compose de quelques milliers à plusieurs milliers de cellules d’accumulation ou de blocs de cellules connectés en parallèle et en série. De plus, les supercondensateurs ou les accumulateurs à volant mécanique peuvent être qualifiés de batteries de traction lorsque plusieurs piles sont combinées pour alimenter un véhicule.

Général
La batterie de traction dans les voitures électriques a souvent une tension nominale de 350 à 400 volts, correspondant au courant alternatif triphasé habituel. Pour les VAE et les scooters électriques, des tensions de 24, 36 et 48 volts sont courantes. Dans les chariots élévateurs à fourche à entraînement électrique, on utilise généralement des batteries plomb-acide avec une tension nominale de 80 V. La batterie de traction est utilisée ici pour équilibrer le poids.

Pour les feux légers, les essuie-glaces, la radio, la télécommande, etc., n’utilisez généralement pas directement la batterie de traction haute tension, mais un système électrique conventionnel de 12 ou 48 volts avec un faible stockage d’énergie similaire à la batterie de démarrage des véhicules classiques. .

L’histoire
Après que l’électricité eut été utilisée au début du 19ème siècle pour la transmission d’informations, vers 1837/1838 constituèrent également les bases d’un entraînement par moteur électrique connu et développa le moteur électrique opérationnel. 1854 a été développé par Wilhelm Josef Sinsteden et construit en 1859 par Gaston Planté, la batterie au plomb.

Un arrangement de six de ces cellules avec une tension nominale de 2 volts et des plaques de plomb enroulées en spirale formées en 1881 dans le tricycle Trouvé de Gustave Trouvé, la première batterie de traction (tension nominale de 12 volts) destinée à entraîner le véhicule électrique autonome sans rails ni attache de câble. C’était réglé seulement en fermant ou en ouvrant le circuit.Cependant, le tricycle Trouvé avait toujours les manivelles du tricycle servant de base.

Quelques mois plus tard, en 1882, le groupe Ayrton & amp; Le tricycle électrique Perry n’avait pas seulement de manivelles et d’éclairages électriques, mais aussi une batterie à traction améliorée.Les dix cellules au plomb stockées à une tension nominale de 20 volts et 1,5 kWh pouvaient être activées et désactivées individuellement, ce qui permettait une régulation de la puissance et de la vitesse. Déjà avec les premiers véhicules, la batterie de traction lourde était disposée aussi bas que possible afin d’améliorer la stabilité et la maniabilité.

Mais alors que les cellules de la batterie étaient toujours placées ouvertement dans les premiers véhicules, construits dans les premières voitures électriques (à partir de 1888), la batterie de traction était déjà dans un logement spécial ou la dissimulait. La fabrique d’accumulateurs Tudorsche System Büsche & amp; Müller OHG (maintenant connue sous le nom de VARTA) a été la première entreprise allemande à produire des batteries au plomb-acide en 1888 de manière industrielle. Dans le secteur ferroviaire, le wagon à accumulateur de Wittfeld fonctionnait avec ces batteries. Vers 1900, des tentatives réussies ont été faites pour propulser électriquement des barges à l’aide d’accumulateurs. C’est ainsi que Watt-Akkumulatoren-Werke AG, successeur d’une société d’études, a fondé Ziegel-Transport-Aktiengesellschaft (ZTG) à Zehdenick. Les moteurs électriques de plus de 100 barges étaient alimentés par des batteries et fournissaient à Berlin des briques.

Avec l’accumulateur nickel-fer (Thomas Edison) développé vers 1900 et l’accumulateur nickel-cadmium mis au point par le Suédois Waldemar Jungner, il existait une chimie alternative des piles pour les batteries de traction. La batterie NiFe s’est avérée être utilisée dans diverses automobiles et a une très longue durée de vie. Aux États-Unis, Jay Leno possède un Baker Electric, où les batteries au nickel-fer sont toujours fonctionnelles après presque 100 ans. Henry Ford a développé le modèle Ford Talso en tant que véhicule électrique. Il avait déjà commandé 150 000 batteries au nickel-fer à Edison lorsque son service de véhicules électriques était en flammes.

L’invention du démarreur électrique, grâce à une batterie de démarrage, a permis de démarrer le moteur sans effort physique, ce qui a provoqué le déclin du premier âge de la voiture électrique, ce qui a stagné le développement de la batterie et de la batterie. Les batteries plomb-acide à cycle profond étaient pratiquement la norme pour les applications de traction à la fin du 20ème siècle.Ceux-ci comprenaient, entre autres, des sous-marins, des voitures à piles, des véhicules industriels, tels que des chariots élévateurs à fourche et des brouettes, mais également des fauteuils roulants électriques. Les constructeurs français ont produit plusieurs milliers de véhicules de voirie avec batteries au nickel-cadmium dans les années 1990. En 1990, à la suite de l’adoption par le CARB de la législation californienne, les constructeurs automobiles devraient être contraints de passer progressivement à des véhicules à zéro émission (US = Zero Emission Vehicle), offrant ainsi à Akkumulatorforschung une nouvelle impulsion.

Par exemple, alors que les premières batteries de traction du General Motors EV1 utilisaient encore les batteries plomb-acide à faible coût disponibles (26 blocs d’une capacité totale de 16,3 kWh et d’une tension nominale de 312 volts), dans le second mode de réalisation, ceux de Stanford R. Ovshinsky est prêt à utiliser des batteries nickel-métal-hydrure développées en série. La batterie de traction était fermement installée dans un tunnel central dans le plancher du véhicule, ce qui contribuait à une sécurité élevée en cas de collision et à de très bonnes caractéristiques de maniabilité.

Alors que la batterie sodium-soufre de la BMW E1 ou la batterie au brome de zinc annoncée pour le Hotzenblitz n’a jamais été prête pour la production en série, la cellule sodium-chlorure de nickel (batterie Zebra) s’étend non seulement à plus de 200 km, mais également aux applications. dans l’armée et l’espace. Le montage compact en blocs est également intéressant dans ce véhicule. Il a permis de monter l’ensemble de la batterie de traction en une pièce par en dessous et a également contribué au haut niveau de sécurité pour l’application automobile.

Les bases de la chimie cellulaire pour les batteries lithium-ion ont également été posées pendant cette période. Cependant, après l’assouplissement des lois CARB, l’industrie automobile a mis fin à ses activités, de sorte que les batteries lithium-ion ne sont devenues des produits importants que les batteries de traction au 21e siècle. Aujourd’hui, les différentes variantes permettent d’espérer des améliorations significatives du rapport poids / puissance et de la capacité de charge.

Propriétés physico-techniques
Comparées aux batteries portables ou aux cellules grand public, les cellules d’une batterie de traction ont une capacité beaucoup plus grande. En outre, ils sont développés et fabriqués par différents fabricants dans différentes conceptions, en partie à la demande du client. Les tailles standardisées n’existent pas. Les cellules sont généralement des cellules rondes, dans lesquelles les électrodes sont en forme de tige et en forme de coupe, par exemple des produits de A123 Systems, ainsi que des cellules prismatiques avec un agencement d’électrodes en forme de plaque, par exemple des cellules de Winston Battery.

On utilise des systèmes de batterie à cycle profond résistants aux courants forts, capables de délivrer ou de recevoir de l’énergie électrique en fonction des conditions de conduite et de survivre à de nombreux cycles de charge-décharge. À la différence des batteries de démarrage, les batteries plomb-acide, par exemple, peuvent être déchargées jusqu’à 80% de profondeur par une conception spéciale de la grille en plomb et des séparateurs sans être endommagées.

Alors que les blocs pour batteries de démarrage de voiture en plomb pour des capacités 12 V ou 24 V de 36 à 80 ampères-heures (Ah), doivent être connectés ensemble pour les cellules de chariots élévateurs à fourche avec des capacités de 100 à 1000 Ah à des tensions de fonctionnement de, par exemple, de 24 à 96 volts , pour les voitures électriques peuvent atteindre plusieurs centaines de volts. Les tailles sont donc considérablement plus grandes. Des tensions plus élevées réduisent les courants et donc, entre autres, réduisent les pertes ohmiques dans les lignes et les pertes thermiques pendant la charge et la décharge et réduisent le poids (câble).

Par interconnexion en série de cellules individuelles, il en résulte une tension de commande ou une tension de traction. En augmentant la taille des cellules ou en connectant des cellules en parallèle, la capacité de stockage et l’ampacité peuvent être augmentées. Le produit de la tension de traction (V) et de la charge électrique / capacité galvanique des cellules individuelles / des cellules connectées en parallèle (Ah) donne le contenu énergétique de la batterie de traction.

Conditions d’utilisation dans les véhicules
L’application mobile des batteries de traction nécessite des exigences de sécurité plus élevées que l’utilisation à l’arrêt. Avant tout, la sécurité des actions mécaniques doit être prouvée. Pour ce faire, on utilise des compositions chimiques sûres (accumulateurs de phosphate de fer et de lithium, par exemple) aux caractéristiques électriques souvent plus médiocres, une conception sûre des logements dans le véhicule (par exemple, des bacs de batterie testés dans le sous-sol), ou une combinaison des deux. méthodes. L’influence des exigences de sécurité des batteries de traction peut être illustrée par le démarrage retardé de la production de l’Opel Amperabe tracé. Reason était la (seulement quelques semaines) après un crash test sur une batterie de traction du même modèle, la Chevrolet Volt.

Des exigences différentes pour les véhicules tout électriques et hybrides
Étant donné que les véhicules tout électriques stockent toute l’énergie électrique nécessaire aux déplacements, les cellules de batterie haute capacité sont utilisées pour réduire au minimum l’espace et le poids correspondant à la quantité d’énergie nécessaire. En raison de la capacité nécessaire de la batterie (taille de la cellule ou du module), la capacité de charge actuelle des cellules pour les processus de décharge et de charge est généralement indiquée. La charge est également plus uniforme et avec des courants plus faibles par rapport à la capacité de la batterie que dans les véhicules hybrides.

Dans les véhicules électriques hybrides, la majeure partie de l’énergie motrice est transportée sous forme d’énergie chimique (carburant). La batterie de traction a une capacité beaucoup plus petite. Il stocke l’énergie électrique nécessaire à la locomotion et absorbe l’énergie de récupération du frein à récupération. Pour ce faire, on utilise des cellules à courant élevé qui, malgré leur faible capacité, peuvent atteindre la charge de courant élevée nécessaire (souvent à court terme) avec un bon rendement et la durée de vie requise.

Capacité nominale, capacité de charge, informations du fabricant
La capacité nominale est la quantité d’énergie que le fabricant peut extraire en fonction de critères spécifiés. Pour les comparaisons de capacité, il est important de respecter ces critères. Ainsi, un accumulateur répondant aux spécifications C3 12 V / 60 Ah a une capacité supérieure à celle d’une batterie rechargeable de même taille portant la désignation C5 ou C20. La spécification Cx caractérise la durée de décharge pour la capacité spécifiée en heures. En C3, 60 Ah peuvent être consommés en trois heures avec une décharge uniforme, c’est-à-dire que des courants plus élevés sont possibles qu’avec le C5 ou le C20, ce qui est important pour une utilisation en batterie de traction, car les courants sont souvent en pratique pour ces courants de mesure (voir aussi C- Taux et équation de Peukert).

Pour les batteries lithium-ion à usage intensif, la déclaration de la capacité de charge actuelle par rapport à la capacité a prévalu. Dans ce cas, par exemple, pour une cellule 3,2 V 100 Ah pour une décharge standard à 0,5 C (ou même 0,5 CA), cela signifie que la capacité a été déterminée avec un courant de décharge de 50 A. Les spécifications de capacité à 0,5 C ou 1 C, la capacité de charge continue admissible égale ou supérieure à 3 C (dans l’exemple à 3 C soit 300 A), la charge à court terme peut être encore plus importante (ici 20 CA, c’est-à-dire 2000 A).

De plus en plus, la capacité d’une batterie de traction n’est plus donnée en ampères-heures de cellules individuelles, mais en wattheures. Ainsi, différents types sont comparables les uns aux autres, car la tension est incluse. Les batteries de démarrage ont un contenu énergétique de 496,8-960 Wh, les batteries de traction pour les chariots élévateurs à fourche de 4 800 à 28 800 Wh et pour la Toyota Prius II à 1 310 Wh.

Coût de la batterie
En 2010, les scientifiques de l’Université technique du Danemark ont ​​payé 10 000 USD pour une batterie certifiée pour véhicules électriques d’une capacité de 25 kWh (soit 400 USD par kilowatt-heure), sans rabais ni surtaxes. Deux producteurs de batteries sur 15 pourraient fournir les documents techniques nécessaires sur la qualité et la sécurité incendie. En 2010, on estimait qu’au plus 10 ans s’écouleraient avant que le prix de la batterie ne descende à un tiers.

Selon une étude réalisée en 2010 par le Conseil national de la recherche, le coût d’une batterie lithium-ion était d’environ 1 700 USD / kWh d’énergie utilisable, et dans la mesure où un PHEV-10 nécessite environ 2,0 kWh et un PHEV-40 environ 8 kWh , le coût de fabrication de la batterie pour un PHEV-10 est d’environ 3 000 USD et il peut atteindre 14 000 USD pour un PHEV-40. Le MIT Technology Review a estimé que le coût des batteries de véhicules automobiles se situerait entre 225 et 500 USD par kilowattheure d’ici 2020. Une étude réalisée en 2013 par le Conseil américain pour une économie écoénergétique indique que le coût des batteries est passé de 1 300 USD par kWh en 2007 à 500 USD par kWh en 2012. Le département américain de l’Énergie a fixé à 300 USD par kWh en 2015 et à 125 USD par kWh d’ici 2022 le coût de ses recherches sur les batteries sponsorisées. Des réductions de coûts résultant des progrès de la technologie des batteries et de l’augmentation des volumes de production permettra aux véhicules électriques rechargeables d’être plus compétitifs que les véhicules à moteur à combustion interne conventionnels En 2016, la capacité de production de Li-Ion dans le monde était de 41,57 GWh.

Les coûts réels des cellules font l’objet de nombreux débats et spéculations, la plupart des fabricants de véhicules électriques refusant de traiter ce sujet en détail. Cependant, en octobre 2015, le constructeur automobile GM a révélé lors de sa conférence annuelle Global Business qu’il s’attendait à un prix de 145 USD par kilowatt-heure pour les cellules Li-ion entrant en 2016, ce qui est nettement inférieur aux estimations de coûts d’un autre analyste. GM s’attend également à un coût de 100 USD par kWh d’ici la fin de 2021.

Selon une étude publiée en février 2016 par Bloomberg New Energy Finance (BNEF), les prix des batteries ont chuté de 65% depuis 2010 et de 35% seulement en 2015, pour atteindre 350 USD par kWh. L’étude conclut que les coûts de la batterie sont sur la trajectoire voulant que les véhicules électriques sans subventions gouvernementales soient aussi abordables que les voitures à moteur à combustion interne dans la plupart des pays d’ici 2022. Le BNEF prévoit que d’ici 2040, les voitures électriques à longue autonomie coûteront moins de 22 000 USD exprimées en 2016. dollars. Le BNEF s’attend à ce que les coûts de la batterie de voiture électrique soient bien inférieurs à 120 USD par kWh d’ici 2030, puis à la baisse à mesure que de nouveaux produits chimiques seront disponibles.

Comparaison du coût de la batterie

Type de batterie Année Coût ($ / kWh)
Li-Ion 2016 130-145
Li-Ion 2014 200–300
Li-Ion 2012 500–600
Li-Ion 2012 400
Li-Ion 2012 520-650
Li-Ion 2012 752
Li-Ion 2012 689
Li-Ion 2013 800–1000
Li-Ion 2010 750
Nickel-hydrure métallique 2004 750
Nickel-hydrure métallique 2013 500-550
Nickel-hydrure métallique 350
Plomb-acide 256.68

Comparaison d’estimation de la longévité de la batterie

Type de batterie Année d’estimation Cycles Miles Années
Li-Ion 2016 > 4000 1 000 000 > 10
Li-Ion 100 000 5
Li-Ion 60 000 5
Li-Ion 2002 2-4
Li-Ion 1997 > 1 000
Nickel-hydrure métallique 2001 100 000 4
Nickel-hydrure métallique 1999 > 90 000
Nickel-hydrure métallique 200 000
Nickel-hydrure métallique 1999 1000 93 205,7
Nickel-hydrure métallique 1995 <2 000
Nickel-hydrure métallique 2002 2000
Nickel-hydrure métallique 1997 > 1 000
Nickel-hydrure métallique 1997 > 1 000
Plomb-acide 1997 300–500

Parité EV
En 2010, Poul Norby, professeur de batteries, a déclaré qu’à son avis, les batteries au lithium devront doubler leur énergie spécifique et ramener le prix de 500 USD (2010) à 100 USD par kWh pour avoir un impact sur les voitures à essence. Citigroup indique 230 $ / kWh.

La page officielle du plug-in Toyota Prius 2012 déclare 21 kilomètres d’autonomie et une capacité de batterie de 5,2 kWh avec un rapport de 4 kilomètres (2,5 mi) / kWh, alors que le véhicule utilitaire Addax (modèle 2015) atteint déjà 110 kilomètres (68,5 mi) ou un rapport de 7,5 kilomètres (4,6 mi) / kWh.

Les voitures électriques à batterie atteignent environ 8 km / kWh. La Chevrolet Volt devrait atteindre 50 MPGe lorsqu’elle fonctionne sur le groupe auxiliaire de puissance (un petit groupe électrogène embarqué) – avec un rendement thermodynamique de 33%, ce qui équivaudrait à 12 kWh pour 80 km, soit environ 240 wattheures par kilomètre. Pour des prix correspondant à 1 kWh de charge avec différentes technologies de batterie, reportez-vous à la colonne “Énergie / Prix consommateur” de la section “Tableau des technologies de batterie rechargeable” de l’article “Batterie rechargeable”.

Le secrétaire américain à l’Énergie, Steven Chu, a prédit que les coûts d’une batterie d’une autonomie de 40 km passeraient de 12 000 dollars en 2008 à 3 600 dollars en 2015, puis à 1 500 dollars en 2020. Les batteries Li-ion, Li-poly, aluminium-air et Les batteries zinc-air ont démontré des énergies spécifiques suffisamment élevées pour offrir une autonomie et des temps de recharge comparables à ceux des véhicules à combustible fossile classiques.

Parité des coûts
Différents coûts sont importants. L’un est le prix d’achat, l’autre le coût total de possession. À compter de 2015, l’achat initial des voitures électriques coûte plus cher, mais son utilisation est moins chère et, dans certains cas au moins, le coût total de possession peut être inférieur.

Selon Kammen et al., 2008, les nouveaux VPE deviendraient rentables pour les consommateurs si le prix des batteries passait de 1 300 USD / kWh à environ 500 USD / kWh (afin que la batterie puisse s’autofinancer).

En 2010, la batterie Nissan Leaf aurait été produite au prix de 18 000 dollars. Les coûts de production initiaux de Nissan au lancement de la Leaf s’élevaient donc à environ 750 dollars par kilowatt heure (pour la batterie de 24 kWh).

En 2012, McKinsey Quarterly a lié les prix des batteries aux prix de l’essence sur la base du coût total de possession d’une voiture pour une période de cinq ans, estimant que 3,50 USD / gallon équivaut à 250 USD / kWh. En 2017, McKinsey a estimé que les voitures électriques sont compétitives à un coût de batterie de 100 USD / kWh (environ 2030), et que le coût de la batterie serait de 190 USD / kWh d’ici 2020.

En octobre 2015, le constructeur automobile GM a révélé lors de sa conférence annuelle Global Business qu’il s’attendait à un prix de 145 $ par kilowatt-heure pour les cellules Li-ion entrant dans 2016.

Parité de gamme
La parité autonomie signifie que le véhicule électrique a la même autonomie qu’un véhicule tout combustion moyen (500 km ou 310 km), avec des batteries de 1 kWh / kg ou plus. Une autonomie plus élevée signifie que les véhicules électriques parcourraient plus de kilomètres sans recharge.

Les responsables japonais et de l’Union européenne sont en pourparlers pour développer conjointement des batteries rechargeables avancées pour voitures électriques afin d’aider les pays à réduire leurs émissions de gaz à effet de serre. Développer une batterie capable d’alimenter un véhicule électrique sur 500 km avec une seule charge est réalisable, ont déclaré les fabricants japonais de batteries GS Yuasa Corp. Sharp Corp et GS Yuasa sont parmi les fabricants japonais de cellules et de batteries à énergie solaire susceptibles de bénéficier de la coopération .

La batterie lithium-ion du AC Propulsion tzero offre une autonomie de 400 à 500 km (200 à 300 mi) par charge (autonomie de charge unique). Le prix catalogue de ce véhicule lors de sa sortie en 2003 était de 220 000 $.
Conduisant dans une Daihatsu Mira équipée de batteries au lithium ionique de 74 kWh, le Japan EV Club a enregistré un record mondial de voiture électrique: 1 003 kilomètres (623 mi) sans recharge.
Zonda Bus, dans le Jiangsu, en Chine, propose le Zonda Bus New Energy avec une autonomie électrique de 500 km (310 mi). [Clarification nécessaire]
La Tesla Model S avec batterie de 85 kWh a une autonomie de 510 km (320 miles). Tesla Model S est construit depuis 2012. Son prix de vente est d’environ 100 000 USD.
La supercar Rimac Concept One avec batterie de 82 kWh a une autonomie de 500 km. La voiture est construite depuis 2013.
La voiture électrique pure BYD e6 avec batterie de 60 kWh a une autonomie de 300 km.

Influence sur la capacité utilisable
En mode traction, la capacité nominale totale ne peut pas être utilisée. D’une part, la capacité utile est réduite jusqu’à atteindre la tension finale définie à des courants forts éliminés (voir l’effet Peukert), d’autre part, déterminée dans des interconnexions en série, la cellule / le bloc de cellules ayant la plus faible capacité, la capacité utile sans endommager la décharge profonde.

Les cellules d’une batterie de traction ont des effets liés à la production et à l’utilisation, toujours des différences de capacité et de sortie de courant (résistance interne). En conséquence, pendant le fonctionnement, les cellules sont chargées différemment, il y a une dérive qui sépare, ce qui réduit la capacité utile de la batterie entière. Bien que la capacité des meilleures cellules ne puisse jamais être pleinement exploitée, les cellules faibles sont régulièrement surchargées, surchargées ou surchargées. De plus, pour réduire ou éviter ces effets, les batteries de traction modernes comprennent des équilibreurs et des systèmes de gestion de batterie utilisés. Les températures plus basses réduisent également la capacité de la batterie de traction à décharger des courants élevés et renforcent l’effet Peukert, car la mobilité des électrons diminue généralement. Pour contrer cet effet et lorsque diverses technologies de batterie deviennent inutilisables à des températures plus basses, les batteries de traction sont souvent équipées d’un chauffage supplémentaire. Cela prend le relais soit lors de la connexion au réseau électrique, de la régulation de la température, soit à partir de son contenu énergétique. Ceci, ainsi que des consommateurs supplémentaires tels que le chauffage intérieur électrique ou la climatisation, réduit la plage hivernale, bien que le contenu énergétique utilisable de la batterie de traction soit disponible même en hiver.

La profondeur de décharge des cellules de la batterie est souvent limitée par le système de gestion de la batterie (BMS), généralement entre 60 et 80% de la capacité nominale. En particulier dans les calculs de consommation et les comparaisons de différentes batteries de traction, ces circonstances doivent être prises en compte. Cette «capacité utile» est rarement signalée par le constructeur automobile, mais décrite comme une plage utilisable de capacité nominale. Ainsi, on donne à la Chevrolet Volt ou à l’Opel Ampera une fenêtre de batterie utilisable de 30 à 80% qui ne représentent (en faveur de la durabilité) que 50% de la capacité nominale de 16 kWh.

Durée de vie et stabilité du cycle
Plug in America a mené une enquête auprès des conducteurs de Tesla Roadster concernant la durée de vie des batteries installées. Il a été constaté qu’après 160 000 km, les batteries avaient encore une capacité résiduelle de 80 à 85%. Ceci était indépendant de la zone climatique dans laquelle le véhicule avait été déplacé. La Tesla Roadster a été construite et vendue entre 2008 et 2012.

Les batteries au lithium fer phosphate, qui sont également utilisées comme batteries de traction, atteignent plus de 5000 cycles avec une profondeur de décharge de 70% selon le fabricant.

La Nissan Leaf, la voiture électrique la plus vendue, est en production depuis 2010. Nissan a annoncé en 2015 que jusque-là, seuls 0,01% des batteries devaient être remplacées en raison de défauts ou de problèmes, et uniquement en raison de dommages externes. Il arrive que des véhicules parcourent déjà plus de 200 000 km. Ceux-ci n’auraient aucun problème avec la batterie.

Temps de chargement
Les voitures électriques telles que Tesla Model S, Renault ZOE, BMW i3, etc. peuvent recharger leurs batteries sur des stations de recharge rapide de 80% en moins de 30 minutes. En juillet 2013, JB Straubel, CTO de Tesla, a annoncé que la prochaine génération de suralimenteurs n’aurait besoin que de 5 à 10 minutes, ce qu’il souhaitait mettre en pratique dans les prochaines années. À compter du 1er novembre 2016, les compresseurs de suralimentation ont une puissance de charge maximale de 120 kW en Europe et indiquent généralement 40 minutes pour une charge de 80% et 75 minutes pour une charge complète.

Selon le fabricant BYD, la batterie lithium-fer-phosphate de la voiture électrique e6 est chargée à 80% en 15 minutes sur une station de charge rapide et à 100% au bout de 40 minutes.

Exemples d’application
Les batteries de traction fabriquées à partir de batteries plomb-acide fermées sont utilisées dans les chariots élévateurs électriques et servent de contrepoids aux marchandises empilées afin de pouvoir transporter une certaine masse (plus grande) physique à l’aide des contrepoids. Ils sont toujours utilisés dans les systèmes de transport sans conducteur, même pour des applications. Le poids élevé et la forte dépendance vis-à-vis de la température ont des effets néfastes sur les dénivelés ou les dénivelés et en hiver. Par conséquent, ils conviennent moins au vélo électrique, aux scooters électriques et aux voitures électriques.

Dans les vélos / vélos électriques modernes, des piles presque exclusivement rechargeables à base de lithium et de lithium sont utilisées pour des raisons d’espace et de poids. Les batteries au plomb initialement utilisées n’ont pas été prouvées.

Lorsque les scooters électriques sont des batteries de traction, utilisez différents systèmes de batterie. Encore une fois, la batterie au plomb est considérée comme dépassée, le NiCd comme étant éprouvé et les batteries au lithium comme étant puissantes.

Lorsqu’elles sont utilisées dans des véhicules hybrides tels que la Toyota Prius ou la Honda Civic IMA (2012), des batteries de traction de type nickel métal hydrure sont utilisées avec des tensions de plusieurs centaines de volts à moins de 10 ampères-heure. La limitation de la capacité résulte de la réglementation en matière de brevets qui restreint considérablement la production et les développements ultérieurs. Les nouveaux développements sont généralement équipés de batteries de traction à base de lithium.

Dans les véhicules solaires, pour des raisons de poids et de volume, seules les batteries modernes à base de lithium hautes performances sont utilisées. Le plus grand véhicule solaire au monde, le catamaran Tûranor PlanetSolar, dispose actuellement de la plus grande batterie de traction au lithium au monde, avec 1,13 MWh. Les cellules proviennent du producteur de cellules thuringien Gaia Akkumulatorenwerk GmbH.

Aujourd’hui, dans les voitures électriques (1/2016), seules des batteries au lithium-ion sont utilisées (voir Tesla Model S, BMW i3, Renault ZOE, Nissan Leaf, VW e-up!, Etc.). Dans les véhicules Blue Car et Bluebus du groupe français Bolloré se présente comme une technique supplémentaire de l’accumulateur au lithium polymère utilisé. La société Batscap, qui produit ces batteries en France et au Québec, appartient également au groupe Bolloré.

Dans les sous-marins, les batteries de traction ont été et sont utilisées pour les croisières sous-marines, ce qui interdit souvent l’utilisation de moteurs à combustion interne générant des gaz d’échappement.

Aspects environnementaux
Les batteries de traction sont constituées de cellules individuelles, dont la taille (capacité) et le nombre de cellules individuelles (tension) sont nettement supérieurs à ceux des batteries de l’appareil. Par conséquent, ils contiennent de plus grandes quantités de matières premières individuelles, de sorte qu’après utilisation, le retour au cycle de matériaux (recyclage) soit économiquement et écologiquement raisonnable et nécessaire. Pour les batteries de démarrage et les batteries de traction comme batterie au plomb, un dépôt de batterie de 7,50 euros / pièce a été introduit en Allemagne avec le règlement sur les batteries. Le taux de retour est supérieur à 90%.

Pour les batteries lithium-ion modernes, une telle solution de dépôt n’existe pas encore.

Ultracondensateurs
Des condensateurs électriques à double couche (ou “ultracondensateurs”) sont utilisés dans certains véhicules électriques, tels que le prototype du concept AFS Trinity, pour stocker rapidement l’énergie disponible avec leur puissance spécifique élevée, afin de maintenir les batteries dans des limites de sécurité de chauffage et de prolonger leur durée de vie. .

Étant donné que les ultracondensateurs disponibles dans le commerce ont une énergie spécifique faible, aucune voiture électrique de série n’utilise exclusivement des ultracondensateurs. Mais utiliser une voiture électrique avec une batterie et un ultra-condensateur peut réduire les limites de ces deux technologies.

Promotion
En tant que Président des États-Unis, Barack Obama a annoncé 48 nouveaux projets de batteries et de moteurs électriques avancés, qui bénéficieraient d’un financement de 2,4 milliards de dollars au titre de la loi américaine sur la récupération et le réinvestissement. Ces projets accéléreront le développement de la capacité de fabrication américaine de batteries et de composants d’entraînement électrique, ainsi que le déploiement de véhicules à entraînement électrique, contribuant ainsi à asseoir le leadership américain dans la création de la nouvelle génération de véhicules de pointe.

Cette annonce marque l’investissement le plus important jamais réalisé dans la technologie de batterie de pointe pour véhicules hybrides et électriques. Les responsables de l’industrie s’attendent à ce que cet investissement de 2,4 milliards de dollars, associé à une part supplémentaire de 2,4 milliards de dollars des coûts des lauréats, se traduise directement par la création de dizaines de milliers d’emplois dans le secteur manufacturier dans les industries américaine de la batterie et de l’automobile.

Les nouvelles attributions couvrent des subventions d’un montant de 1,5 milliard de dollars aux fabricants basés aux États-Unis pour la production de piles et de leurs composants et l’accroissement de la capacité de recyclage des piles.

Le vice-président américain Joe Biden a annoncé à Detroit l’octroi de plus d’un milliard de dollars de subventions à des entreprises et à des universités basées dans le Michigan. Reflétant le leadership de l’État dans la fabrication d’énergie propre, les entreprises et les institutions du Michigan reçoivent la plus grande part des subventions de l’État. Deux sociétés, A123 Systems et Johnson Controls, recevront environ 550 millions de dollars au total pour établir une base de fabrication de batteries évoluées dans l’état, et deux autres, Compact Power et Dow Kokam, recevront un total de plus de 300 millions de dollars pour la fabrication de batteries cellules et matériaux. Les grands constructeurs automobiles basés au Michigan, y compris GM, Chrysler et Ford, recevront au total plus de 400 millions de dollars pour la fabrication de batteries et de composants d’entraînement électrique. Et trois établissements d’enseignement du Michigan – l’Université du Michigan, la Wayne State University de Détroit et la Michigan Technological University de Houghton, dans la péninsule supérieure – recevront un total de plus de 10 millions de dollars pour des programmes d’éducation et de formation de la main-d’œuvre destinés à former des chercheurs, des techniciens , et des fournisseurs de services, et mener des recherches auprès des consommateurs afin d’accélérer la transition vers les véhicules et les batteries de pointe.

Le secrétaire américain à l’Énergie, Steven Chu, s’est rendu à Celgard, à Charlotte, en Caroline du Nord, pour annoncer une subvention de 49 millions de dollars à l’entreprise pour étendre sa capacité de production de séparateurs afin de répondre à la demande accrue attendue de batteries lithium-ion en provenance d’installations de fabrication aux États-Unis. Celgard étendra ses capacités de fabrication à Charlotte, en Caroline du Nord, et à proximité de Concord, en Caroline du Nord. La société s’attend à ce que la nouvelle production de séparateurs soit mise en service en 2010. Celgard s’attend à ce que des centaines d’emplois soient créés, dont le premier les emplois commencent dès l’automne 2009.

Lisa Jackson, administratrice de l’EPA, était à Saint-Pétersbourg en Floride pour annoncer l’octroi d’une subvention de 95,5 millions de dollars à Saft America, Inc. pour la construction d’une nouvelle usine à Jacksonville sur le site de l’ancienne base militaire de Cecil Field, afin de fabriquer des modules et des cellules lithium-ion et des batteries pour véhicules militaires, industriels et agricoles.

Le secrétaire adjoint du ministère des Transports, John Porcari, s’est rendu à East Penn Manufacturing Co., à Lyon Station, en Pennsylvanie, pour lui octroyer une subvention de 32,5 millions de dollars afin d’accroître la capacité de production de leurs batteries au plomb-acide à régulation par soupape et de l’UltraBattery, une batterie au plomb combiné à un supercondensateur au carbone, pour les applications micro et hybrides douces.