Publié le : 23 novembre 2023
Troquer le réservoir d’essence contre une batterie de VE
2022 a été une année record pour les ventes de véhicules électriques (VE), les choses n’ont pas du tout ralenti en 2023, et il n’y a aucune raison de s’attendre à ce que ce soit le cas dans les années à venir. Il est clair que les sociétés du monde entier considèrent la mobilité électrique comme l’avenir du transport routier.
Pourtant, les VE restent une expérience peu familière pour beaucoup, et en particulier pour les nouveaux conducteurs de VE, l’idée de remplacer le réservoir d’essence par une batterie peut être déconcertante. Ce guide a pour but d’apporter des éclaircissements sur chaque batterie de VE : sa durée de vie, son coût, son impact sur l’environnement ou même son poids. Ce guide offre une vue d’ensemble de tout ce que vous devez savoir.
1. How long does an EV battery last?
La longévité de la batterie est de loin l’une des principales préoccupations des conducteurs de voitures électriques – dans notre étude Mobility Monitor 2022, 33 % des conducteurs potentiels de VE ont déclaré qu’il s’agissait d’une préoccupation essentielle. Plus récemment, le Green Finance Institute a constaté que 62 % des conducteurs qui ont déclaré qu’ils n’achèteraient pas un véhicule électrique d’occasion ont fait état de préoccupations concernant la durée de vie de la batterie. En outre, dans ce même rapport, la majorité des concessionnaires ont reconnu que la durée de vie de la batterie était l’une des principales préoccupations des consommateurs dans le contexte des VE d’occasion.
La batterie du véhicule électrique survivra à votre voiture électrique
Les batteries des véhicules électriques sont conçues dès le départ pour être résistantes et durables. Actuellement, on estime que la plupart des batteries de voitures électriques durent entre 15 et 20 ans avant de devoir être remplacées. À titre de comparaison, l’espérance de vie moyenne d’une voiture traditionnelle n’est actuellement que de 12 ans, de sorte que les batteries des VE survivront probablement au véhicule dans lequel elles se trouvent.
On estime que les VE perdent en moyenne 2,3 % de la capacité de leur batterie par an. En d’autres termes, si vous achetez aujourd’hui un véhicule électrique d’une autonomie de 240 km, vous n’aurez perdu qu’environ 27 km d’autonomie accessible au bout de cinq ans. Dans l’ensemble, les VE devraient avoir une autonomie comprise entre 100 000 et 200 000 miles (160 000 km – 320 000 km) avant que leur batterie ne doive être remplacée. Il est bon de rappeler que la plupart des fabricants offrent une garantie de 8 ans ou une limite de 160 000 km, ce qui vous protège contre les défauts inattendus ou les pannes précoces.
Mais les batteries des VE ne sont-elles pas fabriquées à partir du même matériau que les batteries des smartphones ?
D’une certaine manière, oui. Mais ce n’est pas tout.
Mais une batterie de véhicule électrique ne se résume pas au lithium-ion.
Comme la plupart des appareils électroniques grand public, les batteries des VE utilisent la technologie lithium-ion pour stocker et libérer de l’énergie. Comparé à d’autres types de batteries, le lithium-ion a une densité énergétique élevée, ce qui signifie qu’il peut stocker une grande quantité d’énergie dans un poids donné.
La batterie d’un téléphone portable, par exemple, est de qualité grand public, ce qui signifie qu’elle est optimisée pour une durée de fonctionnement maximale à faible coût. Elle est également beaucoup plus petite.
Une batterie de véhicule électrique est fabriquée selon les normes de l’industrie, dans un souci de longévité. La grande différence réside dans la manière dont l’énergie est utilisée.
Contrairement à votre téléphone ou à votre ordinateur portable, les VE sont constitués de milliers de cellules lithium-ion individuelles et disposent de mécanismes de protection intégrés contre le vieillissement et l’usure.
Lorsqu’un téléphone portable est chargé, l’énergie stockée peut être pleinement utilisée jusqu’à ce que la batterie soit vide. En d’autres termes, l’utilisateur a un accès total à l’énergie stockée.
Aujourd’hui, les VE sont équipés d’un système de gestion de la batterie avancé, communément appelé BMS. Ce système intelligent contrôle tous les aspects de la charge et de la décharge de la batterie, protège les cellules de la batterie et garantit une autonomie suffisante pour les années à venir.
Le BMS peut mettre de côté une certaine capacité pour protéger la batterie et redistribuer l’énergie pour s’assurer que les cellules sont utilisées de manière homogène. Il peut également ajuster la charge en fonction des conditions météorologiques, par exemple en ralentissant ou en arrêtant complètement la charge par temps extrêmement froid ou chaud afin de protéger les cellules de la batterie.
Comment prolonger la durée de vie de la batterie de votre véhicule électrique ?
Bien sûr, comme tout autre produit, il finira par ne plus fonctionner de manière optimale.
Bien que les progrès de la technologie des batteries de VE aient augmenté la longévité des véhicules électriques, il est important de prendre des mesures appropriées pour maintenir et optimiser les performances de la batterie. Voici trois conseils pratiques pour prolonger la durée de vie de la batterie de votre véhicule électrique :
Minimisez les charges quotidiennes : Évitez de charger votre VE tous les jours afin de réduire le stress de la batterie.
Maintenez une charge de 20 à 80 % : Ne chargez votre véhicule à 100 % que pour les longs trajets.
Gérer l’état de charge pour le stockage : Pendant le stockage à long terme, maintenez la charge de la batterie entre 25 % et 75 %
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2. De quoi sont faites les batteries des véhicules électriques ?
En règle générale, les batteries des VE sont constituées de milliers de cellules lithium-ion rechargeables reliées entre elles pour former le bloc-batterie. Outre le lithium, elles contiennent également divers matériaux rares ou difficiles à extraire, tels que le nickel, le cobalt, le manganèse et le graphite.
Si l’on associe les cellules lithium-ion aux batteries des véhicules électriques, il existe un certain nombre d’autres types de batteries qui peuvent être utilisées pour alimenter les voitures électriques. Le nickel-manganèse-cobalt (NMC) et le nickel-métal-hydrure (Ni-MH), par exemple, étaient populaires dans les premiers temps des véhicules électriques et sont encore utilisés dans certains modèles hybrides.
Mais même les batteries lithium-ion ne sont pas exclusivement composées de lithium. Comme les autres batteries, les cellules lithium-ion ont une cathode chargée positivement et une anode chargée négativement. La cathode est généralement constituée d’un mélange de lithium, de nickel, de cobalt et de manganèse, tandis que l’anode est généralement en graphite.
La batterie est contenue dans un boîtier en acier ou en aluminium qui maintient les cellules individuelles ensemble et offre une protection contre les dommages mécaniques.
Différents types de cellules de batterie pour VE
Bien que nous ayons tendance à considérer les batteries de VE comme une seule unité, en pratique, elles sont décomposées en modules, chacun composé de centaines, voire de milliers de cellules individuelles. Ces cellules peuvent prendre différentes formes, et il existe actuellement trois types principaux sur le marché.
Les cellules cylindriques : Elles sont parmi les moins chères et les plus faciles à fabriquer, mais leur puissance peut être quelque peu limitée par rapport à d’autres types de cellules.
Les cellules prismatiques : Elles nécessitent moins de matériau pour le boîtier, mais peuvent souvent stocker plus d’énergie et fournir une puissance plus élevée dans un corps plus petit.
Cellules à poche : Elles sont contenues dans un boîtier en plastique souple, ce qui les rend très polyvalentes pour différents formats. Cela dit, leur enveloppe est fragile et nécessite une protection supplémentaire contre les chocs mécaniques.
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3. Combien coûte une batterie de véhicule électrique ?
La batterie est de loin le composant le plus cher d’un véhicule électrique. Le prix d’une batterie de VE dépend de sa taille, de la puissance qu’elle peut contenir et de son fabricant. Cela dit, en moyenne, les batteries de VE coûtent actuellement entre 10 000 et 12 000 dollars.
Les batteries de VE dépendent d’une série de métaux et de minéraux rares ou difficiles à extraire, qui ne se limitent pas au lithium. Il s’agit notamment du nickel, du cobalt, du manganèse et du graphite, ainsi que de l’acier et de l’aluminium pour le boîtier. L’approvisionnement en ces matériaux, en particulier dans les quantités nécessaires à la fabrication d’une batterie de VE, n’est pas bon marché et représente généralement la plus grande partie du coût d’une batterie de VE.
Qui fabrique les batteries pour VE ?
Environ 70 % de la production de batteries pour VE est concentrée en Chine, les États-Unis, le Japon et la Corée détenant également d’importantes parts de marché. Alors que les États-Unis et l’Union européenne investissent pour augmenter leur production nationale de batteries, la Chine restera probablement le principal producteur de batteries pour VE au moins jusqu’en 2030.
Par exemple, CATL (Contemporary Amperex Technology Co. Limited), une entreprise chinoise, détient environ 34 % du marché total des batteries pour véhicules électriques.
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4. Les batteries des VE sont-elles mauvaises pour l’environnement ?
La question de savoir si les VE sont meilleurs ou moins bons pour l’environnement que les voitures à moteur à combustion a été débattue depuis l’apparition des premières voitures électriques sur le marché.
En résumé, les voitures électriques sont bien meilleures que les véhicules à moteur à combustion interne.
Il ne faut pas se leurrer, les véhicules électriques et leurs batteries constituent une étape cruciale vers un avenir plus durable dans le domaine des transports, car ils offrent une alternative plus propre et plus verte aux voitures traditionnelles à moteur à combustion. L’utilisation des VE sur route entraîne une réduction significative des émissions de gaz à effet de serre, avec zéro émission de gaz d’échappement.
Cela dit, l’impact sur l’environnement n’est pas nul. La majeure partie de cet impact provient de la production de la batterie du véhicule électrique et de l’extraction des matières premières nécessaires à sa fabrication. Examinons l’impact environnemental de la fabrication des batteries de VE.
Impact environnemental de la production des batteries
Les batteries des VE sont composées de nombreux matériaux rares et difficiles à extraire, appelés à juste titre éléments de terres rares (ETR), tels que le lithium, le cobalt et le manganèse. Nous avons étudié plus en détail l’impact environnemental de l’extraction de chacun de ces matériaux ici. Qu’on ne s’y trompe pas, les décideurs politiques et les leaders de l’industrie ont le devoir d’améliorer les conditions de travail liées à l’extraction et à la production des batteries et s’efforcent d’améliorer l’ensemble de la production et du cycle de vie des batteries.
Des milliards contre des millions
Dans l’un de nos podcasts REVOLUTION, nous nous sommes entretenus avec Julia Poliscanova, directrice principale des chaînes d’approvisionnement pour les véhicules et l’e-mobilité chez Transport & Environment (T&E). Nous l’avons interrogée sur l’exploitation minière.
Je pense qu’aujourd’hui, je ne sais pas, chaque fois que les gens entendent le mot « voiture électrique », ils pensent probablement à une mine, ce qui est tout simplement injuste. – Julia Poliscanova
Saviez-vous que chaque année, nous extrayons 15 milliards de tonnes de charbon, de pétrole et de gaz naturel pour répondre à nos besoins de mobilité traditionnels et alimenter les économies actuelles ?
En comparaison, les métaux essentiels aux véhicules électriques représentent environ 7 millions de tonnes par an. Et les projections montrent que d’ici 2050, même avec une adoption généralisée des véhicules électriques, nous aurons besoin de 30 à 40 millions de tonnes de ces matériaux par an.
Pour mettre les choses en perspective, rappelons qu’un milliard est égal à mille millions.
Mais voici la différence qui est peut-être la plus importante :
Le carburant du moteur à combustion qui alimente une voiture – l’essence, le diesel – lorsqu’il est brûlé, il disparaît à jamais. L’extraction des ressources est donc un coût de fonctionnement.
Dans notre épisode de podcast, Julia a souligné que les métaux bruts nécessaires à la mobilité électrique offrent un avantage unique : ils représentent un coût d’investissement. Une fois extraits et intégrés dans les technologies des VE, ils contribuent à des années de conduite sans émissions, réduisant ainsi la nécessité d’une extraction constante.
Bien entendu, il est essentiel d’adopter une approche plus responsable tout au long du processus et d’utiliser des pratiques de recyclage responsables. L’approvisionnement et la traçabilité éthiques sont primordiaux. De l’empreinte carbone à l’élimination du travail forcé, les piles doivent adhérer à des pratiques éthiques tout au long de leur chaîne d’approvisionnement, jusqu’aux opérations minières.
Une nouvelle loi sur des piles plus durables, plus circulaires et plus sûres
En juillet 2023, le Parlement européen a adopté une nouvelle réglementation sur les piles. Ce règlement renforce les règles de durabilité pour les piles et les déchets de piles. Le règlement régira l’ensemble du cycle de vie des batteries – de la production à la réutilisation et au recyclage – et veillera à ce qu’elles soient sûres, durables et compétitives.
« L’idée est donc que, quelle que soit l’origine de la batterie, il doit y avoir une traçabilité numérique de la chaîne d’approvisionnement liée à la batterie. – Julia Poliscanova
Pour la première fois, il garantit des mesures de protection environnementale complètes tout au long du cycle de vie des piles, depuis l’approvisionnement en matières premières jusqu’à la production et au recyclage.
Saviez-vous que l’impact du règlement européen sur les piles ne se limite pas à l’Europe ? Les piles produites dans le monde entier doivent répondre à des critères environnementaux et éthiques stricts, garantissant ainsi un avenir durable pour tous.
L’essor des piles LFP
Heureusement, les fabricants de VE s’éloignent de plus en plus des matériaux tels que le cobalt et recherchent des alternatives plus durables. L’une de ces technologies gagne en popularité : le phosphate de fer lithié (LFP ou Li-FP), qui remplace le cobalt par du fer, non toxique et plus facile à approvisionner d’un point de vue éthique.
De nombreux constructeurs chinois ont déjà adopté les batteries LFP, tandis que les constructeurs automobiles occidentaux commencent eux aussi à s’y intéresser. Tesla, par exemple, produit déjà la moitié de ses voitures avec des batteries LFP sans cobalt.
L’impact environnemental des batteries de véhicules électriques pendant leur durée de vie
Pendant leur durée de vie de 15 à 20 ans, les VE contribueront à éviter d’énormes quantités d’émissions de gaz à effet de serre, et un VE typique atteint la parité en termes d’émissions avec une voiture à moteur à combustion après environ 33 000 km sur la route.
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5. Les batteries des VE sont-elles recyclables ?
Même avec le meilleur entretien possible, il arrive un moment où les batteries de VE ne sont plus adaptées à l’alimentation d’une voiture. Heureusement, il existe de nombreuses façons de réutiliser, d’upcycler et de recycler les anciennes batteries de VE.
Recyclage des batteries de VE
En fait, de nouvelles techniques permettent de récupérer jusqu’à 95 % des matières premières d’une batterie de VE, bien après qu’elle ait dépassé sa durée de vie initiale dans votre véhicule. Pour ce faire, les batteries sont déchiquetées et les matériaux restants sont séparés soit par la chaleur, soit par diverses solutions chimiques afin d’extraire les substances précieuses appropriées.
Mais avant même d’être recyclée, une batterie de VE peut avoir une seconde vie longtemps après que le véhicule a cessé de rouler.
Réutilisation et recyclage des vieilles batteries de véhicules électriques
Bien qu’elles ne soient plus adaptées à l’alimentation des voitures, les vieilles batteries de VE conservent une part importante de leur capacité d’origine – jusqu’à 60-70 %, selon Nissan. Cela ouvre la voie à de nombreuses utilisations dans des applications moins gourmandes en énergie, telles que le stockage de l’électricité pour un réseau, une maison ou une entreprise.
Par exemple, notre partenaire, The Mobility House, a utilisé 148 vieilles batteries de Nissan Leaf pour créer une solution de stockage de 3 mégawatts pour le Johan Cruijff ArenA d’Amsterdam, afin de répondre aux pics de demande d’énergie lors d’événements.
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6. Quel est le poids d’une batterie de véhicule électrique ?
En moyenne, les batteries des VE pèsent environ 454 kg. Le poids d’un VE et de sa batterie dépend fortement du véhicule, certaines batteries de VE ne pesant que quelques centaines de kilogrammes tandis que d’autres peuvent peser jusqu’à 900 kg (2 000 livres).
Qu’est-ce qui détermine le poids d’une batterie de VE ?
Une batterie de VE typique contient 8 kilogrammes de lithium, 14 kilogrammes de cobalt et 20 kilogrammes de manganèse, bien que cela puisse varier considérablement en fonction du modèle.
Au total, les cellules individuelles de la batterie représentent environ 60 à 75 % du poids total de la batterie, tandis que les 25 à 40 % restants sont constitués du boîtier de la batterie, des câbles et des systèmes de gestion thermique et de gestion de la batterie (TMS et BMS).
Impact du poids de la batterie sur les spécifications de conduite
L’ajout d’environ 500 kilogrammes de batterie à un VE ne nuit pas à sa maniabilité. En fait, les VE
ont tendance à être plus stables et se manient souvent mieux que leurs homologues à essence.
Ce poids supplémentaire permet d’abaisser le centre de gravité de la voiture, ce qui la rend beaucoup plus stable sur les routes glissantes ou dans les virages serrés. Cela améliore aussi considérablement la sécurité des passagers en réduisant les risques de retournement en cas d’accident.
Progrès dans la technologie des batteries et des matériaux légers
Si les VE ont tendance à être plus lourds que les voitures à moteur à combustion en moyenne, il n’en sera pas nécessairement ainsi pendant longtemps.
En effet, des matériaux tels que les alliages de magnésium, les alliages d’aluminium, la fibre de carbone et les composites polymères peuvent réduire le poids de la voiture jusqu’à 50 %, ce qui contribue à diminuer la consommation d’énergie et à améliorer l’efficacité.
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En savoir plus sur la recharge des VE
Les véhicules électriques sont une nouvelle expérience pour beaucoup, et comparées au réservoir d’essence bien connu, les batteries de VE peuvent souvent sembler étranges et peu familières. Qu’il s’agisse de leur coût, de leur poids, de leur impact sur l’environnement ou de leur recyclabilité, nous espérons que ce qui précède vous a donné une vue d’ensemble des batteries de VE.
Si vous venez d’acheter votre premier VE, ou si vous envisagez d’en acheter un, consultez notre guide détaillé pour apprendre tout ce que vous devez savoir sur la recharge des véhicules électriques.
