LaPilote batterie demeure le principal p o i n t Sur le marché d'achoppement du véhicule électrique. Outre son coût et son poids, elle pêche par sa durée de vie : ses performances se réduisent parfois drastique ment au fur et à mesure qu'elle vieillit. L'usure liée aux cycles de charge et décharge de la batterie est un phénomène connu, et notamment le fait que les charges rapides la dégradent préma tu rément. En revanche, on sait moins que l'efficacité de la batte rie chute même si elle ne sert pas : c'est le vieillissement calen daire, qui dépend de manière cruciale des conditions de sto ckage du véhicule électrique. D'où l'intérêt de l'étude réalisée dans le cadre du réseau Simcal, regroupant le CEA, EDF, l'Ifpen, PSA, Renault et bien d'autres, afin d'analyser et de prédire la perte de capacité des batteries lithiumion et LiMH lorsqu'elles ne sont pas utilisées.
« Les batteries lithium-ion vieillissent d'autant plus vite que leur température de stockage est élevée, et que leur état de charge est haut, indique Arnaud Delaille, responsable de ce projet au CEA. Ces conditions de stockage jouent très fortement : lorsque la température est inférieure à 25 °C et l'état de charge bas, les pertes de performance étaient inférieures à 1 % pendant les quatre ans du projet. À l'inverse, dans les pires conditions considérées, soit 60 °C sous le capot, les pertes peuvent atteindre 20 % en trois mois ! » Or, avec des performances réduites de 20 %, une batte rie automobile est considérée comme en fin de vie.
Du côté des batteries au NiMH, l'enjeu s'avère différent : elles perdent peu leurs capacités en vieillissant. Par contre, elles connaissent des taux d'auto décharge parfois élevés, un inconvénient pour les conduc teurs irréguliers, qui risquent de voir leur voiture à plat au moment où ils souhaitent l'utili ser. Et là aussi, lorsque les condi tions se révèlent mauvaises, on peut arriver en moins de trois mois à un niveau de charge qui endommage la batterie (en effet, trop déchargées, elles s'abîment irréversiblement).
Les chercheurs se sont intéressés aux mécanismes de dégradation. Ils ont découvert avec surprise que les électrodes restaient intactes, même dans les condi tions sévères. En revanche, ils ont observé la formation de « films de passivation », des couches fines composées d'un mélange de solvant et de lithium, qui se créent à l'interface entre les électrodes et l'électrolyte. C'est ce film qui entrave les réactions chimiques dans la batterie, donc en diminue les performances. Ce vieillissement calendaire se combine au vieillissement lié aux charges et décharges, selon des synergies complexes et encore mal connues.
Heureusement, des pistes d'amélioration existent. « Nous pouvons jouer sur la gestion de la batterie, indique Arnaud Delaille. Par exemple, avec un régulateur de la température ou un indicateur d'état de charge, qui peut déclencher ou au contraire retarder la recharge. L'autre piste est de travailler sur les électrodes et l'électrolyte, et de trouver des matériaux pour lesquels ce phénomène de passivation est plus lent. Mais ce sont des travaux de longue haleine. Nous pouvons aussi imaginer des solutions pour rompre ce film de passivation. »
Ces questions de vieillissement sont d'autant plus cruciales pour les constructeurs que, dans cer tains cas, c'est tout leur modèle économique qui peut être remis en cause. Ainsi, pour Renault qui prévoit de louer les batteries de ses véhicules électriques, si cellesci durent un an de plus ou de moins, la rentabilité est totalement différente. l
