Il existe trois principaux types debatteries lithium-ion(li-ion) : cellules cylindriques, cellules prismatiques et cellules en poche.Dans l’industrie des véhicules électriques, les développements les plus prometteurs tournent autour des cellules cylindriques et prismatiques.Si le format de batterie cylindrique est le plus populaire ces dernières années, plusieurs facteurs suggèrent que les cellules prismatiques pourraient prendre le relais.

Que sontCellules prismatiques

UNcellule prismatiqueest une cellule dont la chimie est enfermée dans un boîtier rigide.Sa forme rectangulaire permet d'empiler efficacement plusieurs unités dans un module de batterie.Il existe deux types de cellules prismatiques : les feuilles d'électrodes à l'intérieur du boîtier (anode, séparateur, cathode) sont soit empilées, soit roulées et aplaties.

Pour le même volume, les cellules prismatiques empilées peuvent libérer plus d'énergie à la fois, offrant de meilleures performances, tandis que les cellules prismatiques aplaties contiennent plus d'énergie, offrant ainsi une plus grande durabilité.

Les cellules prismatiques sont principalement utilisées dans les systèmes de stockage d'énergie et les véhicules électriques.Leur plus grande taille en fait de mauvais candidats pour les appareils plus petits comme les vélos électriques et les téléphones portables.Ils conviennent donc mieux aux applications à forte intensité énergétique.

Que sont les cellules cylindriques

UNcellule cylindriqueest une cellule enfermée dans une boîte cylindrique rigide.Les cellules cylindriques sont petites et rondes, ce qui permet de les empiler dans des appareils de toutes tailles.Contrairement aux autres formats de batteries, leur forme évite le gonflement, un phénomène indésirable dans les batteries où les gaz s'accumulent dans le boîtier.

Les cellules cylindriques ont été utilisées pour la première fois dans les ordinateurs portables, qui contenaient entre trois et neuf cellules.Ils ont ensuite gagné en popularité lorsque Tesla les a utilisés dans ses premiers véhicules électriques (le Roadster et la Model S), qui contenaient entre 6 000 et 9 000 cellules.

Les cellules cylindriques sont également utilisées dans les vélos électriques, les appareils médicaux et les satellites.Ils sont également indispensables dans l’exploration spatiale en raison de leur forme ;d'autres formats de cellules seraient déformés par la pression atmosphérique.Le dernier Rover envoyé sur Mars, par exemple, fonctionne grâce à des cellules cylindriques.Les voitures de course électriques hautes performances de Formule E utilisent exactement les mêmes cellules que le rover dans leur batterie.

Les principales différences entre les cellules prismatiques et cylindriques

La forme n’est pas la seule chose qui différencie les cellules prismatiques des cellules cylindriques.D'autres différences importantes incluent leur taille, le nombre de connexions électriques et leur puissance de sortie.

Taille

Les cellules prismatiques sont beaucoup plus grandes que les cellules cylindriques et contiennent donc plus d'énergie par cellule.Pour donner une idée générale de la différence, une seule cellule prismatique peut contenir la même quantité d’énergie que 20 à 100 cellules cylindriques.La taille réduite des cellules cylindriques signifie qu’elles peuvent être utilisées pour des applications nécessitant moins d’énergie.En conséquence, ils sont utilisés pour un éventail d’applications plus large.

Connexions

Étant donné que les cellules prismatiques sont plus grandes que les cellules cylindriques, il faut moins de cellules pour obtenir la même quantité d’énergie.Cela signifie que pour un même volume, les batteries utilisant des cellules prismatiques ont moins de connexions électriques à souder.Il s’agit d’un avantage majeur pour les cellules prismatiques car les risques de défauts de fabrication sont moindres.

Pouvoir

Les cellules cylindriques peuvent stocker moins d’énergie que les cellules prismatiques, mais elles ont plus de puissance.Cela signifie que les cellules cylindriques peuvent décharger leur énergie plus rapidement que les cellules prismatiques.La raison en est qu’ils ont plus de connexions par ampère-heure (Ah).En conséquence, les cellules cylindriques sont idéales pour les applications hautes performances, tandis que les cellules prismatiques sont idéales pour optimiser l'efficacité énergétique.

Des exemples d'applications de batteries hautes performances incluent les voitures de course de Formule E et l'hélicoptère Ingenuity sur Mars.Les deux nécessitent des performances extrêmes dans des environnements extrêmes.

Pourquoi les cellules prismatiques pourraient prendre le relais

L'industrie des véhicules électriques évolue rapidement et il n'est pas certain que les cellules prismatiques ou les cellules cylindriques prévaudront.À l’heure actuelle, les cellules cylindriques sont plus répandues dans l’industrie des véhicules électriques, mais il y a des raisons de penser que les cellules prismatiques gagneront en popularité.

Premièrement, les cellules prismatiques offrent la possibilité de réduire les coûts en diminuant le nombre d'étapes de fabrication.Leur format permet de fabriquer des cellules plus grandes, ce qui réduit le nombre de connexions électriques à nettoyer et à souder.

Les batteries prismatiques sont également le format idéal pour la chimie lithium-fer phosphate (LFP), un mélange de matériaux moins chers et plus accessibles.Contrairement à d’autres produits chimiques, les batteries LFP utilisent des ressources qui se trouvent partout sur la planète.Ils ne nécessitent pas de matériaux rares et coûteux comme le nickel et le cobalt, qui font augmenter le coût des autres types de cellules.

Il existe des signaux forts indiquant l’émergence de cellules prismatiques LFP.En Asie, les constructeurs de véhicules électriques utilisent déjà des batteries LiFePO4, un type de batterie LFP au format prismatique.Tesla a également déclaré avoir commencé à utiliser des batteries prismatiques fabriquées en Chine pour les versions standard de ses voitures.

La chimie du LFP présente cependant des inconvénients importants.D’une part, il contient moins d’énergie que les autres produits chimiques actuellement utilisés et, en tant que tel, ne peut pas être utilisé pour des véhicules hautes performances comme les voitures électriques de Formule 1.De plus, les systèmes de gestion de batterie (BMS) ont du mal à prédire le niveau de charge de la batterie.

Vous pouvez regarder cette vidéo pour en savoir plus surLFPla chimie et pourquoi elle gagne en popularité.