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Sur les routes d’aujourd’hui, deux catégories de véhicules distinctes dominent :les véhicules électriques (VE) et les voitures à moteur à combustion interne conventionnel (ICE). Bien qu'ils partagent un objectif commun :transporter des passagers, il existe de profondes différences dans la façon dont ils s'alimentent, notamment en ce qui concerne la technologie des batteries.
Les véhicules électriques et les voitures ICE dépendent de batteries pour stocker l’énergie électrique. Les batteries des véhicules électriques sont chargées à partir de sources externes telles que des chargeurs domestiques ou des bornes publiques. Les voitures ICE, en revanche, utilisent une batterie au plomb qui est constamment rechargée par l’alternateur du moteur. Une fois chargée, l’une ou l’autre batterie garantit que les systèmes électriques d’un véhicule fonctionnent indépendamment du réseau. Les similitudes s'arrêtent là; les différences commencent.
D’un point de vue technique, les batteries proviennent essentiellement de mondes différents. La batterie d’un véhicule électrique est comparable à un matelas double :pesant une demi-tonne, composée de centaines de cellules et construite avec une gamme de métaux rares. La batterie d’une voiture ICE est une simple unité au plomb, petite, peu coûteuse et bien comprise. Pour mettre en évidence les disparités, examinons-les sous trois angles :la chimie, la taille et la capacité énergétique.
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Les batteries au plomb, utilisées dans les véhicules ICE depuis plus d'un siècle, contiennent du dioxyde de plomb, du sulfate de plomb, de l'acide sulfurique et du plomb pur. Les électrodes sont principalement des oxydes de plomb, parfois mélangés à de l'étain, de l'antimoine ou du calcium. Le reste de la batterie est généralement en plastique.
Les véhicules électriques utilisent presque universellement la chimie lithium-ion. Les batteries lithium-ion sont appréciées pour leur légèreté et leur haute densité énergétique, ce qui les rend également idéales pour les smartphones, les tablettes et les ordinateurs portables. En plus du lithium, les batteries des véhicules électriques contiennent souvent du manganèse, du cobalt, du nickel et des composés à base de carbone tels que le graphite et l'acier. Bien qu'ils ne soient pas classés parmi les métaux des terres rares, bon nombre de ces matériaux sont rares, c'est pourquoi les batteries de véhicules électriques usagées sont fréquemment recyclées pour leur précieux contenu.
Les batteries au plomb sont également largement recyclées :environ 99 % des unités usagées sont récupérées pour le plomb. Bien que le processus d'extraction soit peu coûteux, il présente des risques importants pour l'environnement et la santé, qui peuvent contrebalancer les avantages du recyclage.
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Les batteries ICE sont conçues uniquement pour alimenter l’électronique et l’allumage d’une voiture, et elles sont rechargées en permanence pendant que le moteur tourne. Les batteries des véhicules électriques doivent cependant fournir suffisamment d’énergie pour déplacer l’ensemble du véhicule pendant des heures sans charge. Cette exigence entraîne une augmentation massive de la taille et du poids.
Une batterie au plomb standard pèse généralement entre 30 et 50 livres. Une batterie de véhicule électrique peut peser entre 1 000 et 2 000 livres. Pour vous donner un exemple concret, la batterie de la Nissan Leaf de 40 kWh mesure environ 62 × 47 × 10,5 pouces, soit environ 30 000 pouces cubes, soit la taille d'un matelas simple.
Les batteries des véhicules électriques sont souvent cachées sous le plancher du véhicule pour maximiser l’espace et répartir efficacement le poids. Cet emplacement permet également de protéger le sac des chocs et de maintenir le centre de gravité du véhicule bas.
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Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique d’environ 150 à 250 Wh/kg, contre 30 à 40 Wh/kg pour les batteries au plomb. Elles ont également une densité de masse plus faible (le lithium est moins dense que le plomb), ce qui rend les batteries de véhicules électriques plus économes en énergie et en espace.
Les capacités typiques des batteries de véhicules électriques vont de 75 kWh à 135 kWh, les plus gros camions électriques dépassant les 200 kWh. Une seule charge peut offrir une autonomie d’environ 200 miles. En revanche, une batterie au plomb standard de 12 V contient environ 48 Ah, soit un peu moins de 0,6 kWh. Pour égaler l'énergie d'une batterie EV de 100 kWh, vous auriez besoin de plus de 160 batteries au plomb.