Pourquoi faut-il préconditionner sa batterie pour avoir une charge rapide ?

VOITURE éLECTRIQUE  

BATTERIE ET RECHARGE (VE)  

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Pourquoi le préchauffage des batteries est indispensable pour recharger une voiture électrique ? En réalité il ne l'est que si vous voulez effectuer une charge rapide, à savoir des valeurs au delà de 30 à 40 kW de puissance en courant continu (c'est aussi corrélé aux nombre de cellules, donc ces valeurs ne sont qu'indicatives et fonction du calibrage moyen des accumulateurs des voitures actuelles). Les charges inférieures sont en effet peu contraignantes pour les batteries, et tout dispositif qui viserait à réchauffer la batterie n'est alors plus indispensable.

Le but de cet article est toutefois de comprendre pourquoi on ne peut pas profiter d'une charge rapide (ou même de la régénération) quand la batterie est froide, à savoir sous les 0 à 5 degrés plus précisément.

A lire : fonctionnement du préconditionnement des batteries

Alors pourquoi faut-il chauffer la batterie ?

Dégâts à craindre sur les cellules ?

Rien ne vous empêche (ou plutôt le BMS) de forcer en appliquant des courants élevés même quand la batterie est froide. Toutefois cela ne rechargera pas beaucoup plus vite la batterie, avec de surcroît une dégradation interne irréversible de la batterie ...
Il faut savoir que lors de la recharge, l'anode peut se dilater jusqu'à 20% de son volume, il est donc impératif que cette dernière reste "souple" et "expansive". Le souci est que lorsqu'il fait froid elle a tendance à se figer et se durcir, comme à peu près tous les matériaux soumis aux basses températures ...
La conséquence est que les atomes de lithium n'ont pas assez de place pour tous s'intercaler dans le graphite, car l'anode est une sorte d'armoire miniature (composée de fines couches de graphite bien ordonné) qui va les accueillir. Les atomes de lithium vont donc finir juste à côté, à savoir tapisser la surface de l'anode au lieu de la pénétrer. On aura donc une sorte de galvanisation de l'anode qui sera recouverte d'une couche métallique constituée de lithium.
A la clé une augmentation de la résistance aux bornes de la batterie, une perte de réserve (kWh) et des risques accrus d'incendie (en lien avec l'accroissement de la résistance, qui induit de la chaleur).

Il peut aussi y avoir la formation de poches de gaz à l'intérieur de la batterie en raison des zones de chaleur localisées (mais intenses) liées à la forte résistance batterie froide. Le risque d'explosion est alors existant puisqu'il y a une pression qui s'accumule dans cet environnement imperméable mis sous pression.

La dendrite peut aussi apparaître, à savoir des cristaux de lithium qui se sont formés à cause de la viscosité de l'électrolyte accrue qui va favoriser ce phénomène. Les dendrites peuvent induire un court-circuit interne (incendie potentiel) si l'une d'entre elle perce la cloison entre anode et cathode.

L'objectif est donc de chauffer la batterie à un minimum de 20 degrés (et même 40 pour une supercharge intense) pour permettre à l'anode / graphite d'être souple afin de permettre l'intégration des atomes de lithium en son sein.

Charge plus efficace ?

A froid la résistance de la batterie est plus importante, ce qui veut dire qu'elle peut moins emmagasiner d'énergie (résistance = "blocage"). Il faut donc impérativement la faire monter en température si on veut qu'elle puisse bien absorber l'énergie qu'on lui envoie. Et si on insiste, on pourra alors se retrouver avec des poches de chaleur intense au sein de la batterie, car la résistance importante induira des montées en température rapides et soudaines liées au courant de forte puissance qui la traverse (passant du très froid au très chaud rapidement). Comme vous le savez, c'est la chaleur qui est avant tout néfaste aux batteries, ces zones pourront donc être dégradées de manière définitive.

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