Progrès dans l'autonomie des véhicules électriques

Des progrès notables de 2010 à 2020

Depuis l'avènement des véhicules électriques sur le marché, la durée de vie de la batterie a toujours attiré l'attention et la controverse. Comment les fabricants ont-ils géré ce problème et quels progrès ont été réalisés au cours de la dernière décennie ?

Autonomie du véhicule électrique : un frein au marché de masse ?

En 2019, 63 % des répondants au baromètre Argus Energy considéraient l'autonomie comme le principal obstacle au passage aux véhicules électriques. Les automobilistes sont vraiment réticents à l'idée de devoir recharger leur voiture plusieurs fois pour parcourir de longues distances. Le développement d'une infrastructure de recharge accessible au public pourrait-il atténuer cette préoccupation ? Les bornes rapides, de plus en plus présentes sur les sites de loisirs autoroutiers, restituent leur pleine capacité pour la plupart des modèles en moins de 45 minutes. Les fans du moteur thermique ne manqueront pas de rappeler que cette durée reste bien plus longue que celle du plein essence.

Même si accélérer le déploiement des bornes de recharge pourrait rassurer certains automobilistes, les attentes restent focalisées sur l'autonomie elle-même.

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Augmentation de l'autonomie moyenne

Selon le rapport Global Electric Vehicles Outlook 2021 préparé par l'Agence internationale de l'énergie, l'autonomie des véhicules électriques n'a cessé de s'améliorer depuis leur introduction sur le marché. Ainsi, nous sommes passés de l'autonomie moyenne déclarée de 211 kilomètres en 2015 à 338 kilomètres en 2020. Voici les détails des six dernières années :

• 2015 : 211 km
• 2016 : 233 kilomètres
• 2017 : 267 kilomètres
• 2018 : 304 kilomètres
• 2019 : 336 kilomètres
• 2020 : 338 kilomètres

Si les progrès observés sur les cinq premières années sont encourageants, on peut s'étonner de la stagnation entre 2019 et 2020. En fait, cette croissance plus modeste est tirée par l'entrée sur le marché de modèles encore plus compacts. Conçus pour un usage urbain, ils ont des batteries plus petites et sont donc moins durables.

L'autonomie des marques phares dans la démarche

Ainsi, les automobilistes à la recherche de plus d'autonomie peuvent être assurés que les constructeurs continuent d'améliorer les véhicules pouvant parcourir de longues distances, comme les berlines ou les SUV. Pour comprendre cela, il suffit d'analyser la capacité de la batterie d'un véhicule particulier en regardant l'évolution modèle par modèle. La Tesla Model S, en vente depuis 2012, a vu son autonomie augmenter en continu :

• 2012 : 426 kilomètres
• 2015 : 424 kilomètres
• 2016 : 507 kilomètres
• 2018 : 539 kilomètres
• 2020 : 647 kilomètres
• 2021 : 663 kilomètres

Cette augmentation régulière a été obtenue par diverses méthodes. En particulier, Palo Alto a créé des batteries de plus en plus grosses tout en améliorant le logiciel de contrôle de la Model S. Il est constamment mis à jour pour rendre le véhicule plus efficace et optimiser la capacité de la batterie.

Des objectifs ambitieux à court terme

Pour améliorer encore l'autonomie des véhicules électriques, plusieurs pistes sont aujourd'hui explorées. Les chercheurs tentent de rendre les batteries encore plus efficaces alors que les fabricants cherchent à « penser électrique » dès la conception du châssis du véhicule.

Nouvelles plateformes Stellantis pour l'électromotorisation

Le Groupe Stellantis, acteur majeur du marché automobile, souhaite développer sa gamme de véhicules électriques. Dès 2023, 14 des marques du groupe (dont Citroën, Opel, Fiat, Dodge et Jeep) proposeront des véhicules construits sur des châssis conçus comme des plateformes purement électriques. Il s'agit d'une véritable évolution à l'heure où la plupart des VE utilisent le châssis de modèles thermiques équivalents.

En particulier, Stellantis s'engage à répondre aux alarmes de panne, qui restent importantes pour les conducteurs de VE. Par conséquent, les développeurs ont introduit quatre plates-formes dédiées à ce moteur particulier :

• Petite : elle sera réservée aux véhicules citadins et polyvalents comme la Peugeot e-208 ou la Fiat 500. Cette plateforme promet une autonomie de 500 kilomètres.
• Moyen : Cette plate-forme sera installée sur des berlines plus longues. Les batteries correspondantes offriront une autonomie de 700 à 800 kilomètres.
• Large : Cette plate-forme sera conçue pour les SUV avec une autonomie déclarée de 500 kilomètres.
• Châssis : Le quatrième quai sera entièrement réservé aux véhicules utilitaires.

Cette normalisation a pour objectif de compenser en partie les coûts d'électrification. En plus d'étendre la gamme, Stellantis espère également proposer des modèles de véhicules électriques plus abordables. Cette démarche est perceptible auprès des automobilistes : en France, le coût plus élevé d'achat de véhicules électriques est encore partiellement compensé par la prime à la conversion, mais il est susceptible de diminuer à l'avenir.

800 kilomètres d'autonomie en 2025 ?

Samsung et batterie à semi-conducteurs

Selon les constructeurs, très bientôt l'autonomie d'une batterie chargée sera égale à celle d'un réservoir plein ! Des chercheurs travaillant avec la marque Samsung ont dévoilé un nouveau concept de batterie à électrolyte solide en mars 2020. Actuellement, les batteries lithium-ion, qui équipent la plupart des véhicules électriques, fonctionnent à l'aide d'électrolytes liquides ou sous forme de gel ; le passage aux batteries à électrolyte solide se traduira par une densité énergétique plus élevée et une recharge plus rapide.

Avec deux fois plus de volume que les batteries traditionnelles, cette innovation Samsung permettra aux véhicules électriques de parcourir jusqu'à 800 kilomètres. La durée de vie est un autre argument en faveur de cette batterie car elle peut être rechargée plus de 1000 fois. Reste à passer le cap de la production... Si le prototype Samsung est prometteur, pour l'instant rien ne dit que les constructeurs y auront recours !

Innovation SK et charge ultra rapide

Une autre entreprise sud-coréenne qui vise 800 km d'autonomie est SK Innovation. Le groupe a annoncé travailler sur une nouvelle batterie à base de nickel, plus autonome et de haute intensité, tout en réduisant le temps de charge sur la borne rapide à 20 minutes ! SK Innovation, déjà fournisseur du constructeur Kia, souhaite se développer davantage et construit plusieurs usines en Géorgie. L'objectif ultime est d'équiper Ford et Volkswagen de véhicules électriques de fabrication américaine.

À une distance de 2000 kilomètres ?

Ce qui, il y a quelques années, pouvait passer pour de la science-fiction peut rapidement devenir une réalité tangible. Un groupe de scientifiques allemands et néerlandais travaillant pour Fraunhofer et SoLayTec, respectivement, ont développé un processus breveté appelé Déposition de couche atomique spatiale.

(SALD). Pas de changement de chimie ici, comme c'est le cas avec les sud-coréens Samsung et SK Innovation. Les progrès réalisés concernent la technologie des batteries. Les chercheurs ont eu l'idée d'appliquer la matière active des électrodes sous forme d'une couche de plusieurs nanomètres d'épaisseur. Étant donné que la collecte des ions lithium ne se produit qu'en surface, il n'est pas nécessaire d'utiliser des électrodes plus épaisses.

Ainsi, à volume ou poids égal, le procédé SALD optimise trois éléments clés :

• surface d'électrode efficace
• leur capacité à stocker l'électricité
• vitesse de charge

Ainsi, les véhicules équipés d'une batterie SALD peuvent avoir une autonomie trois fois supérieure à celle des modèles les plus puissants actuellement sur le marché. La vitesse de rechargement pourrait être augmentée cinq fois ! Frank Verhage, PDG de SALD, fondée pour commercialiser cette innovation, annonce une autonomie de 1000 2000 kilomètres pour les citadines et jusqu'à 20 30 kilomètres pour les berlines. Le dirigeant rechigne à établir un record d'autonomie théorique, mais espère rassurer les conducteurs. Même les automobilistes sportifs peuvent encore avoir 1000 ou XNUMX% de puissance après avoir parcouru XNUMX XNUMX kilomètres, a-t-il déclaré.

Autre bonne nouvelle, le procédé SALD est compatible avec les différentes chimies des cellules existantes :

• NCA (nickel, cobalt, aluminium)
• NMC (nickel, manganèse, cobalt)
• batteries à électrolyte solide

Gageons que cette technologie dépasse le stade du prototype, alors que SALD dit déjà être en discussion avec certains constructeurs automobiles.