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Voiture électrique : Porsche à la recherche de la cellule parfaite

Plus que de nombreuses marques proposant des voitures électriques, Porsche doit trouver la bonne formule dans les cellules de batterie. Ne voulant pas attendre longtemps devant une borne de recharge, vos clients risquent de les vider rapidement lors d'une conduite sportive..

800 V

Pour obtenir une puissance de charge importante sans trop peser sur les différents composants impliqués, la tension du pack installé dans une voiture électrique doit être élevée. C'est pourquoi la Porsche Taycan dispose d'une batterie 800V..

C'est à peu près le double de ce que l'on trouve normalement dans les modèles courants disponibles sur le marché de la mode. Il s'agit plutôt de camions et de bus électriques qui reçoivent des batteries lithium-ion avec une tension supérieure à 700 V.Pour ces véhicules il s'agit de pouvoir régénérer les batteries pendant les quelques heures d'arrêt lorsqu'elles sont dans le réservoir...

Le Taycan sur le marché accepte déjà une puissance de charge jusqu'à 270 kW. Cela vous permet de trouver environ 80% de la capacité de votre forfait 90 kWh en 22 minutes.

Terminé en six minutes

Porsche Engineering a déjà développé, dans son laboratoire de recherche, un prototype capable de gérer 400 kW à partir d'un chargeur rapide. Installation d'un système de refroidissement innovant pour la batterie, le véhicule et le système de charge. De quoi récupérer 100 kilomètres d'autonomie en moins de 180 secondes, et réduire la puissance à 15 minutes entre 10 et 80%.

C'est déjà très bien, mais le constructeur allemand attend beaucoup plus. Son objectif est de pouvoir faire le plein en 6 minutes, soit le temps moyen pour aller à la pompe avec un modèle essence ou diesel..

Porsche travaille pour y parvenir, dans le cadre du projet de recherche FastCharge, avec, entre autres, le groupe Siemens et le fournisseur d'électronique allemand Phoenix Contact E-Mobility..

Difficile de gagner sur tous les fronts

Dirk Uwe Sauer, professeur de technologie de stockage et de conversion d'énergie électrochimique à l'Université d'Aix-la-Chapelle, prévient: "Il n'y aura pas de batterie universelle polyvalente"..

Selon lui, il n'est pas possible d'augmenter significativement les performances, la vitesse de charge et la durée de vie d'une batterie lithium-ion. La combinaison d'une charge ultra-rapide et d'une densité d'énergie élevée se traduirait par une durée de vie particulièrement courte. Lorsqu'un paramètre est optimisé, c'est au détriment des autres.

Chez Porsche, nous sommes convaincus: "Les systèmes de stockage d'énergie pour les véhicules électriques s'améliorent constamment, mais les cellules lithium-ion resteront la technologie de choix dans un avenir prévisible"...

La batterie Porsche Taycan

Lithium-ion

Pourquoi faire confiance aux ions lithium? Du fait de la forte réactivité du lithium, et de la haute densité des cellules, il offre un bon compromis entre l'espace occupé par les éléments et la quantité d'énergie qui peut être stockée...

De plus, on note une bonne robustesse à l'usage, une profondeur de décharge importante, l'absence d'effet mémoire et une durée de vie déjà satisfaisante d'environ «2000 cycles décharge / recharge dans un VTT. électrique '.

Des gains significatifs de densité énergétique sont toujours attendus. Ce dernier a doublé en 10 ans, s'élevant actuellement à 250 Wh / kg (soit 500 Wh / l). Il pourrait encore doubler d'ici 2030.

Stefano Passerini, chef du groupe de recherche sur l'électrochimie des batteries à l'Institut Helmholtz d'Ulm, estime que la vitesse de charge peut encore être considérablement améliorée, mais en combinaison avec les exigences de sécurité élevées...

L'avenir des batteries à semi-conducteurs? Lithium soufre ?

Dans les batteries à semi-conducteurs étiquetées «solides», un polymère ou une céramique est utilisé à la place de l'électrolyte liquide. Bénéfice immédiat - Un gain significatif de fermeté qui se traduit par une augmentation de la densité énergétique réduisant considérablement le risque d'inflammation cellulaire. En théorie, ceux-ci pourraient se recharger plus rapidement. Ce qui "n'a pas encore été démontré" dans la pratique, modère Stefano Passerini.

Dans les batteries lithium-soufre actuellement très étudiées, la cathode est constituée d'un réseau de soufre qui remplace complètement la structure habituelle composée du trio de cobalt, manganèse et nickel. Si vous gagnez en légèreté, c'est au détriment du coût de production qu'il semble pour l'instant réserver cette technologie à de grands projets, comme les futurs taxis aériens. De plus, "sa durabilité est toujours considérée comme problématique", souligne Porsche...

Autres indices

D'autres voies suivies pourraient conduire à des cellules avec une meilleure densité d'énergie d'ici quelques années: technologies basées sur une électrode composite silicium-carbone, matériaux cathodiques riches en nickel ou éléments haute tension (environ 5 v).

À long terme, les approches qui font encore l'objet de recherches pourraient être très intéressantes. Donc, avec "des ions sodium au lieu d'ions lithium, ou des combinaisons métal-oxygène", souligne Porsche.

Le prix limite l'autonomie

«En définitive, l'autonomie d'un véhicule n'est pas limitée par le poids d'une batterie, mais par son prix», explique Dirk Uwe Sauer. Ce dernier est passé de 400 euros en 2013 à 107 en 2019.

Cependant, cette tendance ne devrait pas se poursuivre à ce rythme. En cause, une demande croissante de cellules. «Les matières premières représentent jusqu'à 75% du coût d'une batterie», explique le chercheur de l'université d'Aix-la-Chapelle. C'est pourquoi il prédit des avancées «évolutives mais non révolutionnaires» pour l'avenir...

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