Pourquoi les batteries de démarrage lithium-ion pour voitures ne sont-elles pas largement utilisées ?

Ainsi, lorsque nous parlons de batteries de voiture, comprenons que nous faisons référence à la batterie de démarrage, l'organe vital qui permet d'initier et de fournir l'énergie nécessaire au fonctionnement de vos bonnes vieilles voitures à moteur à combustion interne. Celles-ci sont en complément de la grande batterie de traction utilisée par les véhicules électriques (VE) pour assurer à la fois l'autonomie et la puissance. Même si la technologie Li-Ion est de plus en plus fréquemment utilisée dans un large éventail d'applications, elle reste plutôt inhabituelle en ce qui concerne les batteries de démarrage automobile. Cet article explore les raisons globales derrière ce phénomène, en examinant les aspects technologiques, économiques et logistiques qui ont empêché une adoption généralisée des batteries lithium-ion dans ce domaine.

À quoi servent les batteries de démarrage de voiture ?

Les batteries de démarrage que l'on trouve dans les véhicules motorisés sont conçues pour produire une courte impulsion d'énergie, suffisante uniquement pour mettre le moteur en marche et amorcer la combustion. Elles doivent également offrir des performances optimales quelles que soient les conditions : hivers glacials, étés caniculaires, tout en fonctionnant harmonieusement avec l'électronique du véhicule. Le démarrage du moteur, contrairement aux batteries des véhicules électriques soigneusement optimisées pour la densité énergétique (voitures à longue autonomie), répond à des exigences totalement différentes : densité de puissance et durée de vie en cycles de forte puissance. Ce point est crucial, car il fixe les critères de référence auxquels toute technologie de batterie concurrente aspirant à remplir ces fonctions sera comparée. La technologie des ions lithium est globalement mature, mais se heurte à toute une série de problèmes lorsqu'elle est utilisée dans ces applications, que nous aborderons dans les sections ci-dessous.

Limitations technologiques et performances

La batterie au lithium-ion est utilisée, contrairement à l'accumulateur traditionnel au plomb-acide, elle possède une densité énergétique plus élevée et est plus légère. Pour de nombreuses applications, ces avantages ont toutefois moins d'intérêt. Une autre question concerne leur comportement par températures chaudes et froides. Dans un climat froid, les cellules au lithium-ion peuvent poser problème car elles fournissent un nombre limité d'ampères de démarrage, insuffisants pour lancer le véhicule. En revanche, les batteries au plomb-acide restent performantes dans ces conditions et peuvent toujours fournir de l'énergie, même lorsque la température baisse. De plus, la batterie au lithium-ion mentionnée ci-dessus nécessite un dispositif complexe de surveillance de tension pour éviter la surcharge et/ou des systèmes empêchant la décharge excessive lorsqu'elle est chargée par des moyens de charge dans un véhicule non adapté, par exemple parce que ce dernier nécessite uniquement des détecteurs bien plus simples pour batteries au plomb-acide. Les batteries au lithium-ion doivent également être surveillées et gérées attentivement, faute de quoi elles pourraient être endommagées ou détruites, ce qui ajoute encore à la complexité et aux coûts.

Préoccupations économiques et de sécurité

Le prix est un autre problème avec les batteries de démarrage au lithium-ion. Leur production est nettement plus coûteuse que celle des batteries au plomb-acide, qui bénéficient de décennies d'améliorations et d'économies d'échelle. Même à ce prix, les batteries au plomb-acide sont tout juste suffisantes pour la majorité des utilisateurs finaux et des fabricants. La sécurité est un autre facteur critique. La batterie au lithium-ion est dangereuse ou peut ne pas être sûre si elle est percée, chauffée ou en court-circuit. C'est également l'une des raisons pour lesquelles, bien qu'elles ne soient pas totalement sécuritaires, les batteries au plomb-acide sont plus sûres/plus stables en conditions sévères (utilisation automobile). En raison de ces facteurs, le lithium-ion est peu adapté aux batteries de démarrage haut de gamme sur les plans économique et sécuritaire.

Prédominance des batteries au plomb-acide

Il y a une raison pour laquelle la batterie au plomb-acide existe depuis plus de 100 ans en tant que solution de démarrage incontournable dans l'automobile. Elles sont très fiables et peuvent délivrer le courant élevé nécessaire pour faire démarrer un moteur sans se détériorer fortement lors de la décharge. De plus, cette technologie est mature ; elle dispose déjà de processus de fabrication et de recyclage qui réintègrent la majeure partie des matériaux, selon des recherches publiées affirmant qu'elle est durable. À cela s'ajoute le fait que les batteries au plomb-acide s'intègrent parfaitement aux architectures véhicules existantes et s'avèrent ne pas nécessiter de changements majeurs dans des systèmes comme les stations de charge ou l'infrastructure électrique. Bien entendu, leur facilité d'intégration dans d'autres technologies et usines, combinée à leur faible coût, en fait un choix évident. En définitive, l'industrie automobile n'a que peu à gagner en passant au lithium-ion pour le démarrage, surtout lorsque la technologie bien établie du plomb-acide offre aux consommateurs une totale tranquillité d'esprit.

Perspectives futures et tendances sectorielles

Tout cela pourrait changer à l'avenir pour les batteries de démarrage, bien que l'on s'attende à ce que ces évolutions soient marginales. Ces limitations deviennent toutefois de plus en plus gérables grâce aux progrès réalisés dans les chimies au lithium-ion, notamment aux améliorations apportées aux différentes variantes de dérivés du phosphate de fer et de lithium, qui les rendent plus sûres et/ou plus économiques. Mais la technologie devra continuer à évoluer, et les pratiques industrielles ainsi que les consommateurs devront s'y adapter, selon des observateurs du secteur. À mesure que les véhicules intègrent davantage de fonctionnalités électroniques et s'orientent vers l'hybridation, la demande en batteries de démarrage pourrait évoluer, créant potentiellement une opportunité pour le lithium-ion. Toutefois, les batteries au plomb-acide resteront la technologie dominante à court terme, car elles bénéficient d'une infrastructure bien établie et offrent des avantages économiques. La transition vers de nouvelles technologies sera un mélange hétéroclite d'innovation et de nécessité fonctionnelle.

En résumé, les batteries lithium-ion ne sont pas très utilisées en mode start-stop en raison de limitations de performance et de coûts, de problèmes de sécurité et de la très forte base actuelle de la technologie au plomb-acide. Le lithium-ion est une technologie prometteuse pour d'autres applications, mais elle a été relativement peu utilisée dans les voitures traditionnelles à ses débuts. Ces prémisses expliquent pourquoi l'innovation est encore développée dans d'autres secteurs, alors que des solutions éprouvées sont considérées comme destinées au secteur automobile.