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Ces dernières années, les améliorations apportées à la technologie des batteries ont permis un essor du transport électrique. Mais quelles sont les prochaines grandes tendances et innovations dans le domaine, et que signifieront-elles pour les camions lourds ?
Les batteries sont au cœur de l'électromobilité, et chaque amélioration – qu'elle soit en termes de performances, de prix ou de fiabilité – accélère la transition vers le transport électrique. Des progrès significatifs ont déjà été réalisés dans un laps de temps relativement court.
Les premières batteries lithium-ion commerciales ont été commercialisées en 1991, mais leur prix et leur capacité limitaient leur utilisation à l'électronique grand public. Mais cela a rapidement changé lorsque leur prix a chuté, ce qui en a rapidement fait une option viable pour les voitures particulières, puis plus tard pour les camions lourds. Depuis 2010, le coût a diminué de 1 400 USD par kilowattheure à 140 USD par kilowattheure en 2023, soit une réduction de 90 %.
La principale avancée fut l'invention des batteries LCO (oxyde de lithium-cobalt) en 1980, et le principe révolutionnaire d'utilisation du lithium comme matériau de cathode. Cela a immédiatement doublé la densité énergétique des batteries existantes. Depuis lors, différentes chimies de batteries ont continué d'évoluer, conduisant à des améliorations en termes de capacité énergétique, de durée de vie, de sécurité et de performances.
En 2001, nous avons assisté au développement des batteries NMC (nickel manganèse cobalt), qui sont rapidement devenues populaires dans l'industrie automobile en raison de leur capacité à offrir des densités énergétiques beaucoup plus élevées et une bonne stabilité thermique. Aujourd'hui, les chimies dominantes sur le marché sont les batteries NCA (nicke cobalt aluminium) et LFP (lithium fer phosphate).. Les deux technologies se différencient par leur densité énergétique, leur durée de vie et leur coût.
De nombreuses nouvelles technologies sont en cours de développement : En ce qui concerne l'augmentation de la densité énergétique, les batteries à l'état solide suscitent de grands espoirs. Il s'agit de remplacer l'électrolyte liquide par des matériaux solides tels que la céramique ou des polymères solides, permettant de stocker plus d'énergie dans une batterie plus petite et plus légère. Pour les camions électriques, cela conduirait à des autonomies plus longues. Cependant, lorsque des électrolytes solides sont utilisés, la résistivité de la batterie augmente par rapport à un électrolyte liquide. Il existe donc actuellement des défis en matière de vitesse de charge et de dégradation des performances au fil du temps. Cependant, cette technologie offre un grand potentiel pour réduire les limites des batteries lithium-ion, et son développement continue. Toyota, par exemple, vise à lancer la production commerciale de véhicules électriques à batterie solide d'ici 2027.
L'autre tendance qui motive le développement des batteries est le besoin de solutions moins chères et plus durables. Ici, les batteries sodium-ion constituent une option prometteuse. Aujourd’hui, leur densité énergétique est environ la moitié de celle d'une batterie lithium-ion, mais leur coût est également environ deux fois moins élevé. Cette technologie pourrait donc être une bonne option pour les applications à plus faible demande énergétique. Comme elles contiennent du sodium, l'un des matériaux les moins chers et les plus facilement disponibles sur la planète, leur impact environnemental est également bien inférieur à celui des batteries lithium-ion.
Les batteries sont au cœur de l'électromobilité, et chaque amélioration – qu'elle soit en termes de performances, de prix ou de fiabilité – accélère la transition vers le transport électrique.
Le principal défi est de réduire le coût des camions électriques, et le développement de batteries moins chères y contribuera grandement. Mais les exigences des propriétaires de camions diffèrent également selon les applications. En ce qui concerne les camions longue distance, notre objectif est d'obtenir la même flexibilité de fonctionnement que celle que vous obtenez avec un camion diesel. Bientôt, des camions électriques seront disponibles avec une autonomie allant jusqu'à 600 km. Mais si vous devez parcourir de plus longues distances, vous devrez souvent vous arrêter et recharger votre batterie pendant la journée : Et cela peut prendre jusqu'à quelques heures.
Nous verrons ainsi une certaine diversification dans l'industrie, avec différentes technologies de batteries utilisées en fonction de la tâche de transport. Peut-être verrons-nous les batteries sodium-ion de plus en plus utilisées dans des missions plus courtes où les besoins en énergie sont relativement faibles, comme la distribution urbaine. Ensuite, des batteries solides seront utilisées dans les camions électriques longue distance – en supposant que nous assistions également à une percée technologique à l'avenir.
Quoi qu'il en soit, des recherches et développements intensifs sur ces technologies sont en cours. De nombreux acteurs à travers le monde – notamment des entreprises technologiques, des fabricants industriels et des institutions publiques – investissent massivement dans le développement et l'amélioration des technologies de batteries. Nous n'assisterons pas nécessairement à une découverte révolutionnaire – comme la première batterie au lithium-oxyde de cobalt – mais nous continuerons de voir la technologie se développer et s'améliorer au fil du temps.
Si vous souhaitez en savoir plus sur les batteries des camions électriques, vous pourriez être intéressé par l'article 7 mythes courants sur les batteries de camions électriques. Pour en savoir plus sur la réutilisation des anciennes batteries afin de réduire leur impact environnemental, vous pouvez lire Donner une seconde vie aux batteries des camions
Différentes compositions chimiques de batteries ont été développées et ont évolué au cours des dernières décennies, chacune avec ses propres forces et faiblesses. La batterie optimale pour un véhicule donné dépend de ses besoins et de ses conditions de fonctionnement. Voici les six principales compositions chimiques actuellement utilisées :
Une découverte révolutionnaire réalisée par le chimiste anglais John B. Goodenough, qui a jeté les bases du développement futur des batteries lithium-ion. Cependant, sa durée de vie relativement courte et sa faible stabilité thermique limitent son utilisation à l'électronique personnelle. Sa teneur élevée en cobalt augmente également son coût et son impact environnemental.
Capacité énergétique : 150-200 Wh/kg
Cycle de vie : 500-1000 cycles
Emballement thermique (température à laquelle les cellules de batterie atteignent un état d'auto-échauffement incontrôlable et deviennent ainsi un risque pour la sécurité) : 150 °C
Développées en 1996, les batteries LFP offrent une sécurité et une stabilité thermique améliorées par rapport aux batteries LCO, ainsi que des cycles de vie plus longs. Elles sont également moins chères à produire et meilleures pour l'environnement puisqu'elles ne contiennent pas de cobalt. Bien que leur capacité énergétique soit relativement faible par rapport à d'autres chimies, elles sont de plus en plus utilisées dans les véhicules électriques.
Capacité énergétique : 90-120 Wh/kg
Cycle de vie : +2000
Emballement thermique : 270 °C
Commercialisées pour la première fois en 1996, les batteries LMO offrent une bonne stabilité thermique et une bonne sécurité, tout en étant moins chères à produire et en ayant un impact environnemental moindre par rapport aux produits chimiques à base de cobalt. Ces batteries offrent des taux de décharge élevés mais une densité énergétique relativement faible et des cycles de vie courts. Ces batteries sont donc adaptées aux voitures électriques, aux voitures hybrides et aux vélos électriques.
Capacité énergétique : 100-150 Wh/kg
Cycle de vie : 300-700
Emballement thermique : 250 °C
Développées en 2001, les batteries NMC offrent un bon équilibre entre densité énergétique et sécurité, ce qui en fait la batterie la plus couramment utilisée dans l'industrie des véhicules électriques aujourd'hui. Leur densité énergétique élevée signifie des autonomies plus longues et en fait l'option la plus adaptée aux camions lourds. Cependant, en raison de leur coût de production élevé et de leur impact environnemental, les constructeurs automobiles utilisent de plus en plus des batteries LFP moins chères malgré leur densité énergétique plus faible.
Capacité énergétique : 150-220 Wh/kg
Cycle de vie : 1000-2000
Emballement thermique : 210 °C
Les batteries NCA offrent une densité énergétique élevée, une longue durée de vie et d'excellentes capacités de charge rapide. Cependant, elles présentent un risque plus élevé d'emballement thermique, notamment en cas de températures élevées ou de surcharge de la batterie. Ils sont utilisés dans certains véhicules électriques hautes performances, mais leur utilisation est limitée en raison de problèmes de sécurité.
Capacité énergétique : 200-260 Wh/kg
Cycle de vie : 500
Emballement thermique : 150 °C
Les batteries LTO sont l'une des chimies lithium-ion les plus sûres du marché avec une excellente stabilité thermique. Elles offrent des capacités de charge rapide et une longue durée de vie. Cela les rend avantageux pour les véhicules électriques qui nécessitent des recharges courtes et fréquentes, comme les véhicules de transport public. Cependant, leur capacité énergétique est faible et leur production est coûteuse.
Capacité énergétique : 50-80 Wh/kg
Cycle de vie : 3000-7000
Emballement thermique : 280 °C
Sources : Battery University, Elements, Dragonfly, Flash Batterie
