Quelle est la différence entre les batteries électriques par rapport aux batteries régulières pour les voitures?

Il existe deux principaux types de voitures sur la route: les véhicules électriques (véhicules électriques) et les véhicules classiques « réguliers » qui sont alimentés par des moteurs à combustion interne (glace). Ils sont similaires à certains égards et radicalement différents dans d'autres. Par exemple, les véhicules électriques sont souvent plus chers à acheter de nouveaux, et les stations de charge sont moins abondantes que les stations-service traditionnelles. Cependant, il y a beaucoup de choses que les véhicules électriques font mieux que les véhicules de glace, et leurs batteries en sont un excellent exemple.

Tout comme les deux types de véhicules eux-mêmes, leurs batteries partagent certaines similitudes. Les deux types servent finalement le même objectif en stockant l'énergie électrique. Les batteries EV sont chargées de sources externes, comme une station de charge ou un chargeur à domicile. Les batteries sur la voiture de glace (qui sont presque toujours en plomb-acide) sont chargées en continu par l'alternateur de leur voiture, qui convertit une partie de l'énergie générée par le moteur en électricité. Mais une fois jus, les deux types exercent leur devoir de s'assurer que le système électrique d'une voiture peut fonctionner sans attachement sur la grille. Et c'est essentiellement là que les similitudes entre les deux batteries se terminent et les différences commencent à émerger.

Du point de vue de l'ingénierie et de la science, les batteries EV et ICE pourraient tout aussi bien provenir de différentes planètes. L'un est le volume d'un matelas à deux taille, une demi-tonne de poids, très cher, composé de centaines de cellules, et construit avec un éventail de métaux précieux rares. L'autre est une vieille batterie de plomb – acide régulière. La meilleure façon de mettre en évidence les différences frappantes entre les batteries EV et ICE est de les considérer à travers trois objectifs: leur maquillage chimique, leurs différences dimensionnelles et leurs capacités énergétiques.

Les batteries ont d'abord été utilisées dans des voitures de moteur à combustion interne il y a plus de 100 ans, et leur conception n'a pas beaucoup changé depuis. Ils sont fiables, rechargeables et bon marché à faire. Et, contrairement aux batteries EV, les batteries de voitures standard ne contiennent essentiellement pas de métaux précieux. Dans une batterie de voiture standard, vous trouverez du dioxyde de plomb, du sulfate de plomb, de l'acide sulfurique et du plomb pur sous sa forme métallique. Les électrodes sont également principalement faites d'oxydes de plomb, bien qu'ils contiennent souvent de petites quantités d'étain, d'antimoine et de calcium. Le reste de la batterie est généralement construit à partir de plastique.

Les batteries EV ne sont pas aussi archaïques – ni aussi bon marché. Au lieu des acides à base de plomb pour stocker la charge, les batteries EV utilisent presque universellement des solutions lithium-ion. Grâce à leur poids léger et à leur grande capacité, les batteries au lithium sont également le choix préféré des smartphones, des tablettes et des ordinateurs portables. Les batteries de voitures standard sont beaucoup plus lourdes en volume, mais elles peuvent s'en tirer car elles sont tellement plus petites.

Outre le lithium, il existe d'autres produits chimiques présents dans les batteries EV qui sont absentes dans les batteries de voitures standard. Il s'agit notamment des composés de manganèse, de cobalt, de nickel et de carbone, tels que l'acier et le graphite. Bien qu'ils ne soient pas scientifiquement classés comme métaux des terres rares, de nombreux produits chimiques des batteries EV sont encore rares. C'est pourquoi les batteries EV utilisées sont souvent recyclées pour leurs matériaux précieux.

Même si les batteries en plomb standard ne contiennent aucun éléments très précieux, ils sont toujours largement recyclés dans le monde. En fait, 99% des batteries de plomb-acides usées sont recyclées pour leur avance. Les matériaux recyclés peuvent être extraits pour réutiliser relativement facilement et à moindre coût, mais à un coût humain. Le recyclage des batteries au plomb-acide est un risque pour la santé et une source massive de pollution, de sorte que les avantages environnementaux sont rapidement compensés.

Il y a une raison pour laquelle une batterie en plomb standard est si petite alors qu'une batterie EV est si grande. Le premier n'a qu'à avoir suffisamment d'énergie pour alimenter l'électronique et l'allumage de la voiture, et il est également rechargé en continu tant que le moteur est en cours d'exécution. Ce dernier est responsable de beaucoup plus. Une batterie EV doit stocker suffisamment d'électricité pour accélérer l'ensemble du véhicule pendant des heures, et elle ne recharge pas en continu.

La batterie dans un EV cols sur des milliers de livres supplémentaires de poids, nécessitant plus d'énergie pour accélérer par rapport à leurs homologues de glace. Votre batterie de voitures en plomb-acide standard pèse environ 30 à 50 livres. Les batteries EV, en revanche, peuvent peser entre 1 000 et 2 000 livres. Si le monde est à court de lithium, nous pouvons passer à de nouvelles conceptions de batteries qui pèsent moins. Pour l'instant, les véhicules électriques pèsent une tonne.

La différence de taille résultante raconte une grande partie de l'histoire. La plupart d'entre nous connaissent la vue des batteries de la taille d'un grille-pain trouvées sous les capuchons de voitures de glace standard, mais peu d'entre nous ont en fait posé des yeux sur une batterie EV. C'est parce que les batteries EV sont cachées à la vue. Ils sont généralement placés dans le sol du véhicule, ce qui aide à la dispersion du poids et à l'efficacité spatiale.

Les véhicules électriques doivent également économiser de l'espace, car la taille physique de leurs batteries est massive. Composés de centaines de cellules placées dans des packs groupés, les batteries EV atteignent des dizaines de milliers de pouces cubes de volume. Par exemple, une batterie Nissan Leaf de 40 kWh (kilowatt hour) a des dimensions d'environ 62 × 47 × 10,5 pouces, ce qui se traduit par près de 30 000 pouces cubes. C'est à peu près la taille d'un matelas à double taille – comparez cela à la batterie de la taille d'un grille-pain dans une berline à glace.

Bien que les batteries EV soient plus grandes que les batteries de glace, elles sont beaucoup plus efficaces de différentes manières. D'une part, les batteries lithium-ion dans les véhicules électriques ont une densité d'énergie plus élevée que leurs cousins ​​plomb-acide. Cela signifie qu'ils peuvent stocker plus d'énergie par unité de volume. Les détails varient en fonction de la batterie en question. En moyenne, une batterie au lithium-ion a une densité d'énergie d'environ 150 à 250 wh / kg (watt heures par kilogramme), tandis qu'une batterie à l'acide plomb ne peut stocker qu'environ 30 à 40 wh / kg.

Les batteries EV ont également une densité de masse plus faible, ce qui signifie qu'elles pèsent moins par unité de volume. Cela a du sens, car le lithium est moins dense que le plomb. Par conséquent, la densité de la solution de lithium-ion d'une véhicule électrique est inférieure à la moitié de celle de la solution de plomb-acide utilisée dans les batteries de glace. Avec une densité d'énergie plus élevée et une densité de masse plus faible, les batteries EV sont plus économes en énergie et plus économes en espace.

Pour une perspective, considérez l'énergie moyenne stockée par un véhicule électrique par rapport à celle d'une batterie de glace. Selon le modèle de voiture, un véhicule électrique typique a une capacité entre environ 75 kWh et 135 kWh, avec des véhicules plus grands, tels que des camions électriques, atteignant 200 kWh et au-delà. C'est suffisamment d'énergie pour qu'une seule charge de fournir un practice d'environ 200 miles. Les batteries de glace ordinaires, en revanche, stockent beaucoup moins. Ce sont généralement des batteries de 12 volts d'une capacité moyenne d'environ 48 heures. Cela se traduit par un peu moins de 0,6 kWh. Ainsi, vous auriez besoin de plus de 160 batteries au plomb pour stocker la même quantité d'énergie qu'une batterie entièrement chargée de 100 kWh.