Page 39 - MOBILITES MAGAZINE N°15

Technologies & innovations
trouver des chimies privilégiant l'énergie ou la puissance. Imaginez un autocar dans lequel, pour obtenir 500 km d'autonomie il faudrait cinq tonnes des batteries. Cela ex- plique la difficulté d'application. En urbain, en revanche, on a des pos- sibilités de recharge intermédiaire ». La RATP, qui lors de la COP21 en novembre 2015, et sous la prési- dence d'Elisabeth Borne, avait an- noncé son plan Bus2025 en misant sur de la recharge nocturne, envi- sage d'autres solutions liées au biberonnage. « Les choix électro- chimiques dépendent du travail demandé à la batterie et à ce qu'on privilégie : l'énergie, la puis- sance, le coût, la durabilité ou la stabilité », poursuivent Christophe Lefebvre et Sébastien Patoux. Mais dans toutes les familles de batteries lithium-ion, les classer en Lithium Fer Phosphate, Lithium Ion Manganèse Oxyde, ou Lithium Ion Nickel Mangagnèse Cobalt ne suffit pas. « Les batteries à cathode Lithium Ion Nickel Manganèse Co- balt (NMC) vont voir la proportion de métaux varier suivant les ob- jectifs voulus par les intégrateurs. De même pour l'anode : on peut en avoir en graphite dominant, ou bien d'autres sources de carbone, voire des oxydes de titanates ou de silicium ».
Identifier une batterie n'est donc pas si simple, et la seule famille ne suffit pas non plus à en estimer les performances.
Qu'en est-il de la sécurité ?
« Les batteries Lithium Ion Phos- phate de fer ont un avantage en terme de stabilité thermique face aux batteries NM, expliquent les spécialistes du CEA-LITEN. Dans un module, on peut contrebalancer cet inconvénient par un contrôle accru du fonctionnement de la cellule, ou par un meilleur refroi- dissement. On rajoute de la vigi-
Philippe Veyrunes responsable de la solution SRS au sein d’Alstom.
Complément d’information
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Schéma de principe d'une batterie Lithium-Ion (document CEA- LITEN). L’électrolyte liquide contient les ions lithium (Li+). Ces ions sont insérés dans la structure cristallographique des matériaux d’électrode. L’image illustre une décharge de la batterie : les ions lithium se des- insèrent du matériaux d’électrode négative, traversent le séparateur et s’insèrent dans les matériaux d’électrode positive. Pour chaque ion Li+, un électron e- est libéré et circule dans le circuit électrique extérieur (ici une lampe).
Pour la recharge de la batterie, c’est la même chose en sens inverse (en remplaçant la lampe par un chargeur de batterie).
lance : sur le séparateur, sur le packaging de la cellule, ou sur son monitoring électronique (...) Plus on a une grosse batterie (avec une grande autonomie du véhicule, ndlr.), plus le ratio puissance/énergie est faible. Il faut donc des batteries typées énergie. Ce qui signifie glo- balement qu'à l'inverse (faible au- tonomie du véhicule, ndlr.) ce ratio puissance sur énergie sera élevé. Il faut donc des batteries typées puissance. A chimie donnée, on peut typer différemment, en tra- vaillant sur des teneurs en métaux et/ou sur le grammage des élec- trodes (...) Pour la chimie de puis- sance, l'électrode négative Lithium Titanate Oxygène est très adaptée aux forts cyclages, a une bonne durée de vie et une bonne sécurité. Elle a un état similaire qu'elle soit chargé ou déchargée, ce qui la différencie des électrodes en sili- cium qui subissent des change- ments de volume importants. On a donc moins d'usures et de vieil- lissements mécaniques. En re- vanche, on a peu d'énergie (ce qui la différencie des batteries Li- thium ion à électrodes à bases de graphite ou de silicium). Le gram- mage de l'électrode a aussi une influence : une électrode fine trans- met plus facilement et plus vite (elle délivre une forte puissance) mais permet de stocker peu d'éner-
gie car elle a peu de matière active. A l'inverse, une électrode plus épaisse sera plus lente (délivrera moins de puissance), aura plus de matière active et pourra donc stocker plus d'énergie ».
Peu de fournisseurs français
Certains équipementiers proposent des batteries mixtes (telles les Forsee Flex au Nickel Manganèse Cobalt) pouvant supporter à la fois des recharges lentes et du bibe- ronnage. Mais des contraintes d'exploitation peuvent se faire jour, comme c'est le cas pour les auto- bus VDL Citea SLE-129 et SLFAe- 187 du réseau d'Eindhoven aux Pays-Bas. Ils exigent en effet un alternat rigoureux des modes de recharge pour préserver la longé- vité des batteries de traction. Cette technologie existe chez d'autres fournisseurs de batteries. La France compte deux spécialistes : SAFT et Forsee Power. Pour le moment, ce sont surtout les Chinois qui pro- fitent de la mode du bus à batte- ries, en raison de l'immensité de leur marché domestique. A ce jour, les Yutong E12 LF importés en France par Dietrich Carebus Group sont toujours livrés avec des bat- teries Chinoises CATL, en attendant un appel d'offres majeur qui justi- fierait l'investissement dans une unité d'assemblage en Alsace, la-
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