La technologie du véhicule électrique – Partie 2 : La batterie

Si, comme nous l’avons vu dans un précédent article, il existe différentes typologies de moteurs électriques, différentes technologies de batteries coexistent également. En effet, si un moteur thermique peut être alimenté par différents carburants (gazole, essence, éthanol, GPL…), plusieurs modèles de batterie peuvent fournir leur énergie à la motorisation électrique. Faisons donc un point sur les différentes technologies existantes. 

1. Le Lithium-Ion s’est imposé

   Les premières voitures électriques commercialisées étaient principalement équipées de batterie au plomb, voire d’un alliage Nickel-Cadnium. Plus tard, dans les années 80, sont apparues les batteries Nickel Métal Hydrure, proposant alors une meilleure densité énergétique, c’est-à-dire plus d’énergie pour la même taille de batterie, favorisant donc une meilleure autonomie du véhicule.

   Dans les années 90, plusieurs nouvelles technologies sont apparues : Sodium-Nickel, Lithium Métal Polymère ou encore Lithium-Ion, pour ne citer qu’elles. Ce sont néanmoins ces dernières qui se sont imposées et équipent aujourd’hui la plupart des véhicules électriques. Le Lithium-Ion proposant la meilleure densité énergétique de toutes les technologies existantes, il s’est alors naturellement imposé.

2. Plusieurs versions de Lithium-Ion « coexistent »

   Si, comme nous venons de le voir, cette technologie est désormais quasiment la seule sur le marché, il existe cependant plusieurs versions de batterie Lithium-Ion, proposant chacune des caractéristiques différentes et dont les noms se rapportent aux alliages composant la cathode. Aussi, en fonction des caractéristiques recherchées pour la batterie et le véhicule en lui-même, les constructeurs vont donc préférer utiliser une technologie plutôt qu’une autre.

   Les 4 technologies de batteries les plus répandues à l’heure actuelle, sont :

   -        LMO (Lithium Manganèse, Oxygène)

   -        NMC (Nickel, Manganèse, Cobalt), généralement suivi d’un chiffre indiquant la répartition de chaque métal (Ex : NMC622 – composée de 60% de Nickel, 20% de Manganèse et 20% de Cobalt ou encore NMC811 avec 80% de Nickel et 10% de Manganèse et Cobalt). Il s’agit, actuellement, de la technologie de batterie la plus utilisée.

   -        NCA (Nickel, Cobalt, Aluminium), principalement utilisées par Tesla

   -        LFP (Lithium, Fer, Phosphate), plutôt déployée par les constructeurs chinois

   Une batterie type LMO sera très sécuritaire (très faible tendance à l’auto-inflammabilité) et plutôt peu chère mais proposera en revanche une densité énergétique et une durée de vie faibles.

   Une batterie NMC, en fonction de la quantité de chaque métal dans l’alliage, va offrir des caractéristiques différentes. En augmentant par exemple la quantité de Nickel, la densité énergétique, et donc l’autonomie de la voiture augmentent également. En revanche, une batterie comprenant plus de Cobalt et de Manganèse, verra sa durée de vie augmenter et sa tendance à l’auto-inflammabilité diminuer également. En revanche, une forte teneur en Cobalt fera croître le coût de la batterie. 

   Ainsi, une batterie NMC622 présentera une meilleure durée de vie et sera plus sécuritaire qu’une NMC811, qui, quant à elle, sera moins chère à fabriquer et présentera une meilleure autonomie, pour la même taille. C’est pourquoi, cumulant les avantages des 2 versions de batteries (bonnes autonomie et durée de vie, avec un risque d’emballement thermique moindre pour un coût similaire aux batteries NMC actuelles), la technologie Lithium-Ion Solide apparaît comme une alternative intéressante à l’avenir.

   Une batterie LFP, quant à elle, présentera une durée de vie bien plus importante que les 3 premières technologies citées, ainsi qu’une très bonne résistance à l’auto-inflammabilité. En revanche, sa densité énergétique plutôt faible, limitera l’autonomie du véhicule.

   Enfin, les batteries Tesla, NCA, si elles sont globalement plus chères à fabriquer, présentent une densité énergétique plutôt bonne, ainsi qu’une bonne durée de vie. En revanche, elles sont également moins sécuritaires que les autres technologies, avec un risque d’emballement thermique plus élevé.

3. Des batteries composées de matières à forts enjeux écologiques, économiques et géopolitiques

   Comme nous l’avons vu précédemment, les trois matériaux les plus couramment utilisés dans la conception des batteries sont le Lithium, le Nickel et le Cobalt. Or, chacun de ces trois métaux, présente un impact non négligeable sur l’environnement et cet impact se doit d’être pris en compte dans le bilan carbone d’un véhicule électrique. C’est pour cette raison qu’une voiture électrique n’est pas immédiatement plus vertueuse, dès sa mise en circulation, qu’un véhicule thermique équivalent et qu’il est nécessaire de parcourir plusieurs milliers de kilomètres avant que cela soit le cas. 

   Le lithium, par exemple, s’il est recyclable, l’est finalement très peu car le coût de la matière extraite est, à l’heure actuelle, moins élevé que celui de la matière recyclée. Aussi, son extraction étant très consommatrice en eau et très polluante, ce métal demeure peu vertueux.

   De même, le nickel présente les mêmes caractéristiques : coût de la matière recyclée supérieur à celui de la matière extraite et extraction polluante (du fait de l’utilisation, notamment, d’acide sulfurique) et présente donc également un bilan carbone peu vertueux. De plus, selon les prévisions de vente de véhicules électriques, le coût du nickel risque fortement d’augmenter puisque les extractions actuelles ne semblent pas suffisantes : un risque de spéculation sur les prix est donc probable.

   Enfin, le cobalt est, quant à lui, le matériau présentant les plus de risques : géopolitiques, écologiques et économiques. En effet, près de 70% du cobalt mondial provient de mines au Congo dont les méthodes d’extraction sont peu vertueuses (pollution de l’eau). De plus, tout comme le nickel, selon les prévisions, de nouveaux investissements pourraient s’avérer nécessaires pour répondre à la demande grandissante de cobalt ; entraînant donc un risque de spéculation.

   A l’avenir néanmoins, ces risques de spéculation sur les prix pourraient rendre les matières recyclées plus compétitives, puisqu’elles pourraient alors présenter un coût similaire, voire moins élevé. Malheureusement, ceci aurait pour conséquence une augmentation des coûts de fabrication d’une voiture électrique, et donc de son prix de vente. En revanche, cela pourrait permettre d’améliorer grandement son bilan carbone sur l’ensemble de sa durée de vie.

   Si vous êtes tenté(e) par l’achat d’un véhicule électrique, nous espérons que ces quelques explications vous permettront de faire un choix éclairé. Aussi, si vous investissez dans l’achat d’un véhicule électrique, qu’il soit neuf ou d’occasion, sachez qu’en cas de bris de glace, tous les experts verriers Glasseo sont habilités à intervenir sur votre véhicule, en toute sécurité, et ont été formés pour réaliser un travail de qualité.