III- B : Le stockage de l'énergie

 

Qu’une voiture soit électrique ou hybride, elle a besoin d’une batterie pour stocker l’électricité. En effet, la batterie a l’avantage, contrairement à la pile d’être rechargeable.

Toutes les batteries ou presque marchent sur le même principe, mais la plus utilisée dans les voitures électriques est la batterie au lithium car elle a un pouvoir de stockage d’électrons bien supérieur aux autres (comme celles au plomb). De plus, l'utilisation d'autres technologies comme les accumulateurs nickel-métal hydrique conduiraient à des batteries bien trop lourdes compte tenu de la puissance requise (20).

Les composants de la batterie sont deux électrodes (une positive, une négative) séparées par un électrolyte en solution non conducteur de courant mais permettant la migration des ions (21).

Batterie liion 1

Schéma du fonctionnement d'une batterie (32)

 

Le principe de charge/décharge de la batterie est basé sur un équilibre d'une réaction d'oxydo-réduction entre la cathode et l'anode.

Prenons l'exemple d'une batterie Lithium-ion constituée des électrodes suivantes (22) :

  • une anode (électrode négative / agent réducteur) composée de carbone lithié (LiCn) ,
  • une cathode (électrode positive / agent oxydant) composée d’oxyde de cobalt (CoO2).

La réaction d'oxydo-réduction qui se produit lors de la mise en liaison des deux électrodes (phase de décharge) est constituée des deux réactions élementaires suivantes :

- LiCn ==> Li+ + e- + Cn (réaction d'oxydation)

- Li+ + e- + CoO2 ==> LiCoO2 (réaction de réduction)

La mise en liaison des électrodes conduit ainsi au transfert d'électrons entre l'anode et la cathode et au déplacement d'ions Li+ de l'anode vers la cathode au niveau de la solution d'électrolyte.

A l'équilibre des deux réactions, il n'y a plus de courant généré. Il est alors nécessaire de recharger la batterie. Cette charge est effectuée à partir d'un générateur permettant de favoriser les réactions inverses :

- Li+ + e- + Cn ==> LiCn (réaction de réduction)

- LiCoO2 ==> Li+ + e- + CoO2 (réaction d'oxydation)

Une batterie de voiture est composée de dizaines de modules, eux mêmes composés de cellules fonctionnant chacune comme une batterie à part entière, puis tous ces modules sont reliés entre eux.

Pack batterie complet avec 2x24 modules 20 kwh  

Représentation Schématique de la structure d'une batterie (et des modules qui la composent) (33)

 

Un module contient 4 cellules  

Représentation schématique d'un module (et les cellules qui la composent) (33)

 

 

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