Electrique > Impact des températures sur les batteries de voitures électriques 22/06/2020

L'influence du froid et du chaud sur les batteries lithium-ion


Vous le savez certainement déjà, le chaud et le froid ont une influence non négligeable sur le fonctionnement et le vieillissement des batteries de voitures électriques. Cet article vise à résumer quels sont les effets produits par les écarts thermiques subis par ces accumulateurs au lithium-ion (nous ne traiterons pas les batteries NiMH).

L'influence du froid sur les batteries de voitures électriques


Comme tout est relatif en matière de température, nous considèrerons comme froid les température inférieures à 10 degrés (le zéro absolu [Kelvin] étant vers les - 273.15 degrés, à ce stade les particules élémentaires ne bougent plus du tout. Car le froid est en réalité un phénomène émanant du mouvement des atomes / particules élémentaires, ni plus ni moins).

Recharge

Recharger à froid, ou plutôt plus on charge rapidement par rapport à une température basse, induit ce que l'on appelle une "déposition de lithium", à savoir l'apparition de courts-circuits au sein des cellules (ainsi que la formation de dendrites). C'est pour cela que les Tesla ont tendance à chauffer leurs batteries quand on pointe sur le GPS vers un superchargeur, cela permet de mieux préserver la batterie lors de cette opération.
Bien évidemment, si la logique est universelle, les résultats seront différents selon la conception des batteries (avec des effets plus ou moins importants selon les autos).

Rendement / autonomie

Quand la température est basse, le rendement de la batterie sera moindre, c'est à dire qu'elle aura des pertes entre les kWh qu'elle a en réserve et ceux qui pourront être dépensés / exploités par le moteur électrique.
Il faut donc bien comprendre que cela n'abîme pas la batterie, mais qu'elle ne pourra pas offrir toutes ses capacités. Cette perte est liée à des réactions chimiques qui se produisent de manière moins optimale et un accroissement de la résistance des cellules dans ces conditions.
Pour vous donner un ordre de grandeur, on perdra potentiellement 15 à 20% d'autonomie à partir de 0 degré (en allant vers les températures négatives donc).






(DOD = Deep of disarge)






Décharge profonde

Une décharge profonde à froid sera plus néfaste pour la batterie que si cela est produit à chaud. Pensez donc à recharger rapidement votre accumulateur quand vous êtes en toute fin de batterie (sous les 10%), tant que la batterie est encore chaude. La conséquence est la dégradation du collecteur (corrosion) ainsi que l'accroissement de l'impédance de l'électrode côté négatif (pour ceux à qui ça parle évidemment ...).

Stationnement prolongé

Le froid sera plutôt un allier, les batteries doivent être idéalement stockées dans un milieu froid (idéalement vers les 10 degrés, mais en dessous ça ne pose pas de problème). Ne voyez donc pas le froid comme un ennemi pour votre batterie, bien au contraire ...

L'influence de la chaleur sur les voiture électriques


Les batteries au lithium vivent mal les températures au delà de 70° Celsius (à partir de 50° ça commence à dégrader la batterie bien que cela dépendra toujours un peu de leur qualité et conception, les cellules plates dissipant mieux la chaleur au passage) , il est donc impératif d'éviter d'en arriver à ces niveaux de température. Il faut donc savoir que la chaleur peut provenir du milieu dans lequel on est mais aussi et surtout de l'utilisation de la batterie (plus on tire dessus plus elle chauffe : effet Joule).
Toutes les voitures ne sont pas logées à la même enseigne, car si on retrouve un circuit de refroidissement liquide sur les Tesla, ce n'est par exemple pas le cas sur une Leaf qui les refroidit de manière assez archaïque (par l'air uniquement). La Leaf vivra donc potentiellement dans sa vie plus d'excès de température bien que l'électronique de puissance limitera la puissance des moteurs quand on atteindra la limite (en revanche elle ne peut rien faire dans le cas d'une canicule en circulant au Sahara ...). Pensez donc à vérifier si l'auto que vous convoitez à un dispositif de refroidissement poussé ... Et à ce propos les dégradations de capacités de la batterie sur les autos de ce type sont généralement plus importantes que sur celles qui sont dotées d'un refroidissement actif performant. On peut vite se retrouver avec 20 à 30% d'autonomie en moins au bout de 5 ans, contre moins de 10 sur les Tesla ...


Pensez aussi à limiter vos ardeurs quand il fait très chaud, il faut donc éviter d'accélérer fort de manière répétées ou d'abuser de la régénération (dans le cas d'une descente de montagne en pleine canicule). Bien évidement les véhicules ont quand même été conçus de manière à limiter les dégâts, il ne faut donc pas aller jusqu'à devenir paranoïaque.

Recharge

Si le chaud est clairement l'ennemie des batteries, il permet toutefois d'améliorer les recharges de forte intensité. Recharger à 150 kW batterie froide aura comme conséquence de dégrader fortement les cellules (phénomène de "déposition de lithium") ...
L'électronique de puissance, si il n'a pas été codé avec les pieds évidemment, gèrera aussi cela en limitant le débit batterie froide.
Il faut quand même être plus méfiant des électriques "anciennes" telles les Zoe (qui inspire peu confiance vu vos retours sur la fiche fiabilité du site) ou Leaf 1.


Autonomie

On a plus d'autonomie quand la batterie est chaude, mais vous l'aviez probablement deviné en lisant le premier paragraphe ... C'est donc le rendement de la batterie qui est meilleur en exploitant au maximum les kWh disponibles en son sein. Il n'y a toutefois pas besoin d'arriver à des températures importantes, à partir de 30 degrés c'es tout bon.


Bilan et témoignage

Si il est intéressant de connaître les impacts et conséquences du chaud et du froid sur les batteries des voitures électriques, il faut quand même prendre en compte que les calculateurs permettent de limiter la casse en contrôlant tout cela, et il y a même parfois une jauge de température (telle la Leaf II par exemple) pour vous informer du niveau de chaleur de la batterie.

Enfin, quoi de mieux que le témoignage d'un taxi qui utilise une Model 3 depuis 72 000 km :






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