Une progression vers les voitures hybrides et électriques semble être une étape naturelle dans l'évolution de la technologie automobile. Les analystes ne prévoient pas de sitôt une baisse des prix du pétrole et de l'essence, ce qui fera passer les constructeurs automobiles à la vitesse supérieure pour trouver la prochaine meilleure façon de propulser les véhicules. Si les récents concept-cars révélés par les grands constructeurs automobiles sont des prédicteurs précis, les batteries lithium-ion (Li-ion) peut-être cette formule magique.
Prenez, par exemple, la Chevrolet Volt . Il s'agit de la voiture concept hybride rechargeable de General Motors conçue pour fonctionner sur des distances de 40 miles (64,3 kilomètres) entièrement à partir de batteries Li-ion. Après cela, un petit moteur à essence prendra le relais pour encore 600 milles (965 kilomètres). Cela signifie que de nombreuses personnes pourraient effectuer leur trajet quotidien sans brûler une goutte d'essence. De plus, la société prévoit de commencer à les lancer en masse d'ici 2010.
Et Chevrolet n'est pas seul dans la tendance Li-ion. Jeep, Cadillac, Dodge, Land Rover, Chrysler et Saturn ont tous présenté en avant-première des concept-cars 2008 équipés de batteries Li-ion pour une conduite plus écologique [source :Mahoney].
Pourquoi cet amour des batteries Li-ion en premier lieu ? La Toyota Prius et deux nouveaux hybrides dévoilés par la société en juin 2008 utilisent une batterie nickel-métal-hydrure. Selon les normes les plus récentes de l'EPA, la Prius obtient une consommation combinée de 46 miles par gallon - sans compter qu'elle s'est vendue comme des petits pains. [source :fueleconomy.gov].
Mais en termes d'énergie, les batteries Li-ion sont tout simplement plus puissantes. Les batteries Li-ion stockent plus d'énergie dans des espaces plus petits que les batteries plomb-acide et nickel-métal-hydrure plus traditionnelles. Le lithium a la densité d'énergie et le potentiel électrochimique les plus élevés de tous les métaux, ce qui lui donne cette endurance [source :Buchmann]. Les batteries nickel-hydrure métallique des hybrides sur la route sont également lourdes, ce qui limite leur potentiel, tandis que les batteries Li-ion peuvent amplifier la vitesse sans alourdir la voiture. En raison de cette propriété, vous pouvez en trouver des versions plus petites dans de nombreux produits électroniques grand public, tels que les ordinateurs portables, les téléphones portables et les iPod.
Mais il y a quelques obstacles sur la route pour que les batteries Li-ion deviennent l'essence de demain, à savoir la sécurité, les coûts et la longévité. Nous allons vérifier les problèmes de sécurité sur la page suivante.
Vous vous souvenez quand les ordinateurs portables ont pris feu en 2006 ? C'était la batterie lithium-ion.
Les explosions aléatoires dues à la surchauffe n'étaient pas un problème répandu, mais néanmoins, le fabricant de batteries lithium-ion Sony, qui a sorti la première batterie Li-ion commercialisée en 1991, a dû rappeler plus de 6 millions d'ordinateurs à cause de cela [source :Lamb ].
Au cours des deux années qui ont suivi, la batterie Li-ion n'a pas complètement retrouvé sa réputation de sécurité. Vous pouvez maintenant comprendre pourquoi le mettre à l'intérieur d'une voiture rend certaines personnes un peu anxieuses.
Pourquoi y a-t-il un risque d'explosion ? Les batteries Li-ion fonctionnent en séparant ses côtés positif et négatif par une fine couche, appelée électrolyte . L'électrolyte est perforé pour laisser passer les ions lithium d'un côté à l'autre de la chambre, générant ainsi un courant. De minuscules morceaux de métal résultant du processus de fabrication peuvent potentiellement se coincer dans ces perforations, empêchant les ions de circuler librement. La pression et la chaleur peuvent alors s'accumuler, provoquant une explosion. De plus, laisser les ions se déplacer trop rapidement peut également entraîner une surchauffe.
Alors, comment fonctionne le Tesla Roadster tout électrique réussir à emballer 6 831 batteries Li-ion sous son capot sans risquer une grosse explosion ? Le système de stockage d'énergie de la Tesla qui propulse la voiture est équipé d'un système de refroidissement qui garantit que les batteries ne surchauffent pas. Il régule également la vitesse du flux d'ions pour les empêcher de se recharger ou de se vider trop rapidement.
Depuis que les constructeurs automobiles et les scientifiques réalisent le vaste potentiel des batteries Li-ion, ils ont consacré du temps et de l'argent à trouver des moyens de réduire les risques pour la sécurité. Par exemple, la nanotechnologie , l'étude des atomes et des nanostructures, peut être en mesure d'empêcher ces explosions dangereuses. Les nouveaux nanomatériaux, tels que le nanophosphate, ne sont pas sujets aux courts-circuits comme le graphite, l'électrolyte Li-ion traditionnel [source :Peter].
Et en parlant de temps et d'argent, avant que les batteries Li-ion ne fassent leur grande entrée dans le monde automobile grand public, elles doivent être moins chères et plus durables. Découvrez pourquoi et comment sur la page suivante.
Voitures électriques d'antanLa poussée actuelle vers les voitures électriques est plus un renouveau qu'une révolution. En fait, les voitures électriques existaient au début des années 1800, bien avant le moteur à combustion interne. À notre époque, Toyota et General Motors ont sorti des modèles de voitures électriques à la fin des années 90 qu'ils ont finalement retirés de la production.
GM EV-1 :General Motors a sorti un petit nombre de ces berlines électriques en 1996, mais uniquement en location. Il a retiré tous les modèles en 2003 après avoir dépensé 1 milliard de dollars pour le développement [source :CBS News]. Le magazine TIME l'a également nommée l'une des "50 pires voitures de tous les temps" en raison de sa gamme limitée et de ses coûts de production élevés [source :TIME].
Toyota RAV4-EV :La version électrique du SUV RAV bien connu. Comme l'EV-1, Toyota a cessé de fabriquer ce modèle en 2003. Selon l'entreprise, elle a mis la voiture en conserve en raison de la faiblesse des ventes et de l'impraticabilité de sa batterie énergivore qui coûte plus cher à remplacer que l'ensemble du véhicule [source :Toyota] .
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Le Tesla Roadster peut parcourir l'équivalent de 256 miles par gallon. Il suffit de le brancher pendant la nuit et vous pouvez parcourir jusqu'à 402 kilomètres sans vous arrêter à la station-service. Mais il y a un hic :un modèle de 2009 coûte plus de 100 000 $.
Une partie de ce prix élevé est le design et les équipements de la voiture de sport élégante et la puissance de passer de zéro à 60 miles par heure en moins de quatre secondes - une accélération qui se classe parmi les voitures de sport à essence les plus performantes. Mais ce pouvoir n'est pas bon marché. En fait, les batteries Li-ion sont environ quatre à cinq fois plus chères que celles au nickel-métal-hydrure [source :Popely]. Étant donné que les packs adaptés aux voitures peuvent coûter entre 10 000 $ et 15 000 $ chacun, trouver une alternative moins chère sera un obstacle majeur pour les constructeurs automobiles qui souhaitent les commercialiser [source :Popely].
Il y a aussi un problème avec la durée de vie de la batterie. Comme les piles AA que vous insérez dans la télécommande de votre téléviseur, les piles Li-ion finissent par mourir. Même si vous ne les utilisez pas, ils commenceront à se dégrader dès qu'ils seront fabriqués. Vous pouvez les recharger, mais seulement un nombre limité de fois. C'est comme essayer de remplir un pichet d'eau qui a un petit trou qui grossit à chaque utilisation.
Nous mesurons la longévité de la batterie en cycles de vie, ou le nombre de fois que vous pouvez l'épuiser, la recharger et l'utiliser à nouveau. Avec les batteries Li-ion, partir d'une batterie entièrement rechargée à 100 % vous donnera une durée de vie individuelle plus longue, mais réduira le nombre total de cycles que vous en tirerez. Pour cette raison, le Tesla Roadster ne vous permet pas de recharger plus de 95 % de la puissance d'origine ou de la laisser s'écouler à moins de 2 % [source :Eberhard et Straubel]. En outre, la société prévoit que la batterie durera 100 000 miles, soit cinq ans. À ce stade, vous devrez remplacer la batterie.
Comme pour la question de la sécurité, les chercheurs recherchent une alternative au lithium plus durable. Et encore une fois, la nanotechnologie semble être en tête du peloton des solutions potentielles. Une entreprise, Altair Nanotechnologies, a annoncé en 2006 qu'elle avait trouvé un nouveau matériau qui durerait bien plus longtemps que les batteries Li-ion et se rechargerait plus rapidement pour le même prix, appelé titanate de lithium [source :Bullis]. Le constructeur automobile canadien Phoenix Motorcars utilise des batteries au titanate de lithium dans sa gamme de voitures électriques qui ont une autonomie de plus de 100 milles.
Toshiba a également sorti une batterie Li-ion à charge rapide initialement pour les vélos et les véhicules de construction qu'il veut éventuellement tester dans les voitures [source :MSNBC]. En juin 2008, Toyota a également annoncé son intention de s'associer à la société qui produit ses batteries hybrides actuelles pour développer des batteries Li-ion d'ici 2009 [source :Kim].
Avec autant d'énergie investie dans le développement des batteries Li-ion, il y a de fortes chances qu'elles alimentent nos voitures dans un avenir proche. Pour plus d'informations sur les voitures de demain et des informations connexes, visitez les liens sur la page suivante.
