Les types de cellules dans les batteries de voiture électrique lithium-ion

VOITURE éLECTRIQUE  

BATTERIE ET RECHARGE (VE)  

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Composées d'une multitudes de cellules, les batteries de voitures électriques peuvent intégrer plusieurs type d'accumulateurs. Parmi les diverses technologies de cellules utilisées, on retrouve principalement les cellules prismatiques, les cellules poche, ainsi que les cellules cylindriques en forme de pile. Chacun de ces types de cellules présente des caractéristiques distinctes, avec leurs avantages et leurs inconvénients que nous allons recenser dans cet article.

Cellules prismatiques

Les cellules prismatiques sont souvent utilisées dans les batteries de voiture électrique en raison de leur taille conséquente (plus adaptée à une voiture qui a besoin de beaucoup de puissance) et à sa capacité à s'empiler comme des Lego. Il existe deux types de cellules prismatiques : les feuilles d’électrodes à l’intérieur du boîtier (anode, séparateur, cathode) sont soit empilées, soit enroulées et aplaties. Leur forme rectangulaire permet donc une intégration efficace dans le châssis du véhicule, ce qui permet un gain d'espace et une meilleure densité d'énergie. De plus, les cellules prismatiques sont généralement moins chères à produire que les autres types de cellules, ce qui peut contribuer à réduire le coût global de la batterie (qui représente encore ce qu'il y a de plus cher dans une voiture électrique).

Cependant, elles peuvent être plus sensibles aux dommages mécaniques en raison de leur structure plate, et elles ont tendance à avoir une durée de vie légèrement inférieure par rapport à d'autres types de cellules. Et surtout, leur taille accrue rend le refroidissement de la batterie moins facile à réaliser (chaque cellule est plus grosse, elle devient donc plus difficile à refroidir puisque son inertie thermique est plus importante).

Cellules cylindriques en forme de pile

Les cellules cylindriques en forme de pile sont utilisées dans tout un tas applications (grande polyvalence car petite taille qui peut servir à de plus petits objets), y compris les batteries de voitures électriques comme vous vous en doutez. Leur conception cylindrique offre une excellente résistance mécanique en cas d'accident et permet une meilleure gestion thermique (elles sont moins massives donc bien plus facile à refroidir), ce qui contribue à prolonger leur durée de vie et à maintenir leur performance à des niveaux optimaux. Ces paramètres rendent donc ce type de cellule plus adaptées aux voiture hautes performances, que ce soit en terme d'accélération comme la vitesse de charge.

De plus, les cellules cylindriques présentent une grande disponibilité sur le marché, ce qui peut les rendre économiquement attractives pour les fabricants de voitures électriques. Cependant, leur intégration dans la batterie peut être plus complexe en raison du nombre très importants de cellules à intégrer, ce qui peut limiter la flexibilité dans la conception de la batterie et entraîner des coûts supplémentaires d'assemblage et de gestion.

En outre, étant donné que ces cellules sont assemblées par soudure, il devient difficile de remplacer une cellule défaillante individuellement. Par conséquent, dès qu'une cellule rencontre un problème, l'ensemble du module doit être remplacé.

A lire aussi : l'architecture d'une batterie (organisation des cellules en packs et modules - Série parallèle)

Cellules poche

Les cellules poche, également connues sous le nom de cellules à poches ou à sachets, sont caractérisées par leur structure souple et leur enveloppe extérieure en aluminium ou en polymère. Elles peuvent donc avoir la taille et la forme que l'on veut, elles peuvent donc servir à la fois pour des voitures comme pour des téléphones.

L'un de ses avantages premiers est d'être économique à la fabrication, et vous noterez que les batteries LFP sont généralement produites sous ce format.

Les cellules poche offrent également une densité énergétique très élevée, ce qui se traduit par une autonomie accrue pour un même volume de batterie (sans omettre leur poids modéré en raison de leur conception avec des matériaux légers, contrairement par exemple à une cellule cylindrique qui est contenue dans un tube métallique plus lourd). Cependant, elles peuvent être plus sujettes à l'expansion et à la déformation sous de forte charges ou décharges, ce qui peut compromettre leur intégrité structurelle et leur durabilité à long terme. Il faut donc aussi prendre en compte cette dilatation et prévoir de l'espace supplémentaire dans le pack batterie (dans lequel les poches se situent). Cette conception réduit aussi la capacité à dissiper la chaleur car les poches sont généralement assez massives dans les voitures et donc plus difficiles à refroidir (plus les cellules sont petites plus on peut dissiper facilement leur chaleur en les entourant d'eau par exemple [échange thermique favorisé]).

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