Présentation
En anglaisRÉSUMÉ
Cet article traite du vieillissement, c'est-à-dire de la dégradation des performances, des batteries lithium-ion utilisées dans les applications automobiles. Le vieillissement des accumulateurs lithium-ion est abordé ici à travers ses principaux mécanismes physico-chimiques ainsi que les modes spécifiques de sollicitation dus à l’automobile. La présentation des principaux modèles de comportement et de vieillissement de batteries utilisés est centrée sur le développement des véhicules électriques et hybrides. Les multiples procédures et normes utiles à la mise en place de cette modélisation sont également détaillées.
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This article presents the aging of Li-ion batteries dedicated to automotive applications (i.e., performance decay over time/usage). Degradation phenomena are detailed based on their physical description, and automotive-specific battery usage are listed. The main types of performance and aging battery models that are developed in the context of electric and hybrid vehicles are presented. The multiple procedures and norms relevant to their implementation are documented as well.
Auteur(s)
-
Charles DELACOURT : Chargé de recherche, Laboratoire de réactivité et de chimie des solides (UMR 7314), Université de Picardie Jules Verne, Amiens, France
-
Claude ADES : Directeur, MTA plateforme d'essais SAS, France
-
Quentin BADEY : Ingénieur expert batteries, MTA plateforme d'essais SAS, France
INTRODUCTION
Domaine : Véhicules électriques et hybrides
Degré de diffusion de la technologie : Émergence | Croissance | Maturité
Technologies impliquées : Batteries lithium-ion, Systèmes de gestion batterie
Domaines d'application : Automobile
Principaux acteurs français :
Pôles de compétitivité : Mov'eo, Tenerrdis
Centres de compétence : IFP-En, IMS, IFSTTAR, LRCS, CEA, EIGSI, UTC
Industriels : Renault, PSA Peugeot Citroën, Bolloré, SAFT
Autres acteurs dans le monde : Nissan, BYD, Samsung SDI, LG Chem, Panasonic, ANL
Contact : [email protected], [email protected]
MOTS-CLÉS
KEYWORDS
automotive | batterie | lithium-ion | ageing
DOI (Digital Object Identifier)
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Présentation
1. Contexte et définitions
1.1 Contexte
Les véhicules automobiles électrifiés (au sens Véhicules électriques VE et Véhicules hybrides électriques VH) représentent aujourd'hui une part non négligeable du marché automobile mondial (de l'ordre de 21 % des ventes en fonction de la définition choisie). Tous ces véhicules électrifiés font appel à une batterie spécifique (un pack) dont les performances doivent être bien meilleures que celles des batteries Pb-acide traditionnelles. Pour les VH ne nécessitant pas une grande réserve d'énergie, ce[nbsp ]sont encore essentiellement des batteries de type Ni-MH (Nickel-métalhydrure) qui sont utilisées. Par contre, aussi bien pour les VE « tout électrique » que pour les VH rechargeables (type « plug-in »), ce sont les technologies Li-ion qui se sont imposées, essentiellement pour des raisons d'énergie spécifique (Wh/kg) plus importante. Dans ces cas, le pack batterie représente une partie importante de la valeur du véhicule (jusqu'à plus de 30 %) et son vieillissement devient une question critique puisqu'il ne peut guère être envisagé de le remplacer sur la durée de vie normale du véhicule. Ce vieillissement est principalement caractérisé par la dégradation de deux propriétés de la batterie : sa capacité à stocker de l'énergie et sa faculté à restituer cette énergie à une puissance élevée. Si cette dégradation devient trop importante, la batterie n'est plus fonctionnelle, soit parce que l'autonomie du véhicule devient trop faible (VE), soit parce que les capacités dynamiques et la consommation sont trop modifiées (VH).
Le constructeur automobile (ou son équipementier) a l'obligation de prévoir le vieillissement. Mais comme celui-ci dépend de paramètres multiples, souvent reliés à l'usage et à l'utilisateur, une telle prévision est particulièrement complexe et éventuellement aléatoire. Deux types d'approche sont alors possibles. La première, plutôt technico-économique, consiste à évaluer un vieillissement « statistique » moyen, avec une marge d'incertitude importante, permettant d'en déduire des durées de vie moyennes. Bien que très approximative, cette méthode peut s'avérer suffisante lorsqu'il s'agit d'évaluer une dépréciation économique ou une durée de garantie. Elle nécessite tout de même un important travail expérimental et le...
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Contexte et définitions
BIBLIOGRAPHIE
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