Comment la température affecte-t-elle la capacité d’une batterie ?

2022 restera une année mémorable : avec des températures en forte hausse partout dans le monde, la NASA confirme que 2022 a été la cinquième année la plus chaude jamais enregistrée.

Les propriétaires de smartphone le savent : la température ambiante affecte les performances des batteries, d’où les avertissements de température qui s’affichent sur l’écran de votre téléphone. Quelles sont les conséquences de ces changements de température ambiante sur les batteries des VE ? Et comment les hausses et baisses de températures impactent-elles l’autonomie de votre VE ?

Regardons cela de plus près...

Ce dont une (batterie) a besoin

Les batteries Lithium-ion (ou Li-ion) représentent la force motrice de la plupart des VE. Sans elles, le stockage de l’énergie dans les VE serait impossible.

Une cellule de batterie Li-ion contient deux types d’électrodes appelées anode et cathode. La principale raison pour laquelle les batteries Li-ion sont utilisées dans les VE réside dans leurs anodes et cathodes, qui ont une capacité remarquable à stocker les ions lithium (énergie). Pour en savoir plus sur le fonctionnement des batteries Lithium-ion, consultez notre blog : Comment fonctionnent les VE ?

Le fait est que les éléments de batterie Li-ion offrent une plage de température optimale, qui se situe entre 15 et 45 degrés celsius. Comment le respect de cette plage est-il surveillé et que se passe-t-il en cas de températures hors plage ? 

Stratégiquement intégré, le système interne de régulation thermique (ITMS pour Internal Thermal Management System en anglais) du VE surveille l’état de la batterie pour évaluer l’autonomie (en kilomètres) et la durée de vie restantes. Plus important encore, il régule la température de la batterie pour garantir qu’elle fonctionne de manière sûre et efficace.

La température de la batterie est soumise à des facteurs externes mais aussi internes. Par exemple, lorsqu’une batterie se recharge, une grande quantité de chaleur est générée (notamment lors des recharges rapides et ultra-rapides) qui risque d’endommager la batterie si elle n’est pas correctement contrôlée. Quand cette haute température est relevée par l’ITMS, le VE libère du liquide de refroidissement pour réduire la chaleur de la batterie. Généralement, lors de sa première session de recharge rapide, un VE libère lentement du liquide de refroidissement pour garantir que la batterie n’atteint jamais son seuil de température. Si le liquide de refroidissement n’est pas suffisant, le VE réduit son taux de recharge. Même si votre VE met plus de temps à se recharger, au moins la batterie reste protégée.

Que se passe-t-il lorsque les températures chutent en dessous de 15 degrés Celsius ?

Quel est l’impact du froid sur les batteries de véhicules électriques ?

En raison de la cinétique interne d’une cellule de batterie, le froid ralentit la réaction chimique.

Qu’est-ce que cela signifie dans la vie réelle ? 10 à 15 % d’autonomie en moins. 

Par exemple, l’autonomie d’une Tesla Model Y atteint des pics situés entre 475 km (été) et 346 km (hiver), tandis que la Smart EQ fléchit entre 96 km (été) et 72 km (hiver). 

Si vous souhaitez une réponse plus scientifique, n’en dites pas plus. Selon nos amis de Recurrent :

... les anodes de batterie sont fabriquées à partir de matériaux, comme le graphite, qui présentent des structures en treillis. Ceci est important car lorsqu’une batterie se recharge, les ions de lithium se déplacent de la cathode vers l’anode et sont stockés dans cette structure semblable à une grille. Ce phénomène s’appelle « intercalation ». Une force (en l’occurrence, le courant) est nécessaire pour pousser les ions dans l’anode et les loger dans la structure en forme de grille. Si ce phénomène se produit lorsqu’il fait froid, les ions pénètrent dans l’anode plus lentement et l’accumulation de lithium à l’extérieur de la structure d’accueil peut former un dépôt métallique. Certains de ces ions pénètrent progressivement dans l’anode au fil du temps, mais certains restent plaqués à l’extérieur, réduisant en permanence la capacité tout en augmentant la résistance interne de la batterie.

Tout comme pour les températures supérieures à 45 degrés Celsius, lorsque la température d’une batterie de VE chute en dessous de 15 degrés Celsius, l’ITMS se met en marche et chauffe lentement la batterie. Alors pourquoi ne pas chauffer la batterie plus rapidement ?

Forcer l’accélération de la réaction chimique pour qu’elle se recharge plus rapidement, peut entraîner la formation de dendrites de lithium, qui peuvent à leur tour mettre la cellule en court-circuit. C’est pourquoi l’ITMS chauffe progressivement la batterie.

Malheureusement, des températures plus basses vont affecter les performances des batteries Lithium-ion, mais vous pouvez prendre des mesures pour réduire leur impact sur l’autonomie et l’efficacité de votre VE.

Moyens de réduire l’épuisement des batteries en hiver

1. Mettez toutes les chances de votre côté !

   Si vous voulez que votre VE reste au top en hiver (comme en été !), il convient d’atteindre la bonne température pendant la recharge. Ne gaspillez pas l’énergie précieuse de vos batteries sur la route.

2. Utilisez les chauffages de siège et de volant plutôt que le chauffage de l’habitacle

   • Comme pour le point ci-dessus, le chauffage de l’ensemble de votre VE peut entraîner une consommation importante d’énergie, en particulier si vous êtes seul(e) dans la voiture. Notre recommandation ? Essayez les chauffages de siège et de volant avant de passer au ventilateur principal.

3. Passez en mode ÉCO

   • La plupart des VE disposent d’un mode ÉCO : servez-vous-en ! Le mode ECO ajuste automatiquement les réglages de la climatisation en fonction de l’autonomie du VE. Garez votre VE au chaud

4. Si vous avez la chance d’avoir un garage ou une place de stationnement intérieure, utilisez-les ! 

   • Bien que ces zones ne soient jamais chaudes, cela peut légèrement modifier la capacité de votre batterie en hiver.

5. Effectuez la recharge lorsque la batterie est chaude (après la conduite)

   • Les batteries froides ne se rechargent pas aussi rapidement que les batteries chaudes, c’est un fait. Pour vous assurer de tirer le meilleur parti de la recharge, essayez de le faire quand la batterie est encore chaude (c’est-à-dire juste après un trajet).

6. Faites attention à la santé de la batterie tout au long de l’année !

   • Maintenez votre batterie en bon état toute l’année en ne la rechargeant qu’à 85 %. Les 10 à 15 % restants de la batterie sont les plus longs à recharger et consomment beaucoup plus d’énergie. En protégeant la batterie de votre VE toute l’année, vous réduirez son épuisement en hiver. 

7. Notez les autres facteurs qui impactent les performances de la batterie

   Les accélérations importantes, le poids de la charge utile et l’âge de la batterie épuisent la batterie de façon prématurée. Pour en savoir plus sur les facteurs d’usure, consultez notre blog : Comment fonctionnent les VE ?

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