Comment fonctionne une batterie lithium ion ?

La plupart des voitures électriques disponibles sur le marché fonctionnent grâce à une batterie lithium ion. Vous connaissez probablement déjà cette technologie, car c’est également celle que l’on retrouve dans nos smartphones ou nos tablettes tactiles. Mais comment marche exactement une batterie lithium ion ? Quels sont ses caractéristiques, ses atouts et ses défauts ?

fonctionnement batterie lithium voiture électrique

Une technologie bien maîtrisée

Utilisée pour la première fois par Sony Energitech, la batterie lithium ion fait son apparition dès le début des années 90 dans l’électronique grand public. On la retrouve aujourd’hui aussi bien dans nos smartphones que dans nos vélos électriques ou nos balances de cuisine. Son fonctionnement s’appuie sur un phénomène chimique réversible, qui permet de produire de l’électricité. Contrairement aux anciennes batteries au plomb, ces modèles sont capables de fournir des dizaines de kilowattheures.

Pour les années à venir, les ingénieurs travaillent à élaborer de nouvelles batteries, en utilisant d’autres minéraux comme le sodium, ou en améliorant la technologie actuelle. Afin d’assurer sa production de voitures électriques, Stellantis s’est allié au géant sud-coréen LG pour la construction et l’exploitation d’une nouvelle usine en Amérique du Nord, qui devrait lui permettre de sécuriser les approvisionnements.

Le système de fonctionnement d’une batterie

Une batterie lithium ion est constituée de deux électrodes, qui baignent dans un gel que l’on nomme électrolyte. L’anode contient du lithium et la cathode est réalisée en oxyde de cobalt (CoO2) ou en phosphate de fer. On utilise spécifiquement le lithium, car son atome a tendance à libérer facilement un électron.

Lorsque le moteur se met en marche, les électrons se dirigent de l’anode à la cathode et produisent du courant électrique. Les atomes de lithium qui ont cédé un électron ne sont plus entiers : ils deviennent des ions lithium positifs, ce qui donne le nom au type de batterie. Ils quittent alors l’anode et rejoignent l’électrolyte.

Lorsque les électrons rejoignent la cathode, la polarité change et l’équilibre se rétablit avec l’arrivée des ions lithium positifs venus de l’électrolyte, attirés par les charges négatives des électrons. C’est ainsi que la batterie se décharge. Lors de la recharge en revanche, les électrons doivent faire le chemin inverse, c’est-à-dire aller de la cathode vers l’anode.

Les avantages et inconvénients des batteries lithium ion

Le principal atout d’une batterie lithium ion est qu’elle n’a pas d’effet mémoire. Cela signifie qu’elle n’a pas besoin d’être vidée intégralement avant d’être rechargée. Vous pouvez donc brancher votre voiture, quel que soit le niveau de la batterie. Elle s’autodécharge peu, ce qui vous permet de l’utiliser quand vous le souhaitez, sans avoir besoin de prévoir un temps de rechargement auparavant.

Le fonctionnement d’une batterie lithium ion fait qu’elle accepte un grand nombre de cycles, qu’elle ne nécessite pas de maintenance particulière et qu’elle est recyclable. Certains estiment également qu’il s’agit d’une technologie peu polluante. Enfin, son dernier avantage tient à sa composition. Le lithium étant l’un des éléments les plus légers, il s’avère indispensable pour ne pas alourdir la voiture.

L’utilisation des batteries lithium ion n’est pas sans inconvénient. Le principal défaut de cette technologie reste son prix assez élevé. Certains lui reprochent également son risque de surchauffe et de fuite, même si des sécurités équipent aujourd’hui tous les modèles. De plus, elle a tendance à s’user, même si vous ne l’utilisez pas. C’est pourquoi les modèles Citroën d’occasion sont soigneusement testés avant d’être revendus.

Pour garder une batterie plus longtemps

Il existe des astuces pour conserver une batterie lithium ion en bon état plus longtemps, et profiter ainsi de toute l’autonomie de votre voiture électrique, mois après mois.

Utiliser le véhicule régulièrement et adopter une conduite souple, ce qui lui évitera de se décharger trop rapidement.
Le brancher aussi souvent que possible, même s’il ne manque que quelques pour cent de batterie, et rester dans un niveau de charge situé entre 20 et 80 %. Cela permet de préserver la structure chimique de la batterie, et d’éviter l’usure prématurée.
Préférer les charges lentes, qui fournissent bien moins de chaleur que les remplissages sur des bornes express ou à haute puissante. Sur une batterie vieillissante, une hausse de quelques degrés peut conduire à une perte d’électrolyte. Aussi, il faut toujours attendre quelques minutes avant de redémarrer votre véhicule pour lui laisser le temps de refroidir un peu.

Sommaire