Comment fonctionne une batterie pour vélo électrique ?

Qu’est-ce qu’une batterie pour vélo électrique ? C’est l’association de petits accumulateurs indépendants reliés ensembles pour former la batterie qui va se trouver sur le vélo. Ces accumulateurs unitaires ont souvent une tension de 3,5 Volt et une puissance en fonction de la technologie utilisée (Lithium ion, Lithium air…). Ils ont pour nom : éléments ou cellules de la batterie et dans le cas du vélo électrique ces éléments sont des accumulateurs rechargeables.

En français, on utilise le mot batterie d’accumulateur aussi bien pour des accumulateurs électriques non rechargeables (piles) que pour des accumulateurs rechargeables (voitures, vélos électriques…).

Utilisation des batteries électriques rechargeables

Indépendamment des vélos électriques, les batteries d’accumulateurs sont utilisées dans de nombreux domaines. On les trouve sur les voitures qui utilisent une propulsion électrique, les appareils ménagers, les jouets, l’éolien, le salaire… Il est bien évident que tous ces exemples n’utilisent pas les mêmes accumulateurs unitaires, ni les mêmes puissances, ni les mêmes technologies. Cependant, le concept est le même.

Les développements technologiques sont en pleine évolution et on constate d’énormes progrès tous les ans. Les recherches sur les nouvelles façons de stocker électricité sont très encourageantes et on prévoit de multiplier par deux les capacités de stockage dans un délai très court. Pour les voitures on annonce une autonomie de 800 Km alors qu’actuellement on ne dépasse pas encore les 400 Km.

Comment est composée une batterie électrique ?

Obtention de la tension

En fonction de la tension désirée, les accumulateurs unitaires (éléments ou cellules) sont câblés en série. En série veut dire que les éléments de la batterie sont « empilés » pour que le pôle négatif de l’élément précédent soit en contact avec le pôle positif de l’élément suivant.

Obtention de la puissance

Quand la tension est obtenue, il suffit de créer plusieurs fois ce même montage (tension) et mettre ces ensembles en parallèle. En parallèle veut dire que tous les pôles positifs sont reliés (les derniers pôles positifs pour des assemblages) et que tous les pôles négatifs sont également reliés (les derniers pôles négatifs pour des assemblages).

Le courant disponible sera alors doublé (si deux blocs sont mis en parallèle), triplé (si trois blocs sont mis en parallèle) … Et la tension disponible sera toujours la même.

Il y a donc deux façons d’obtenir la même tension et la même puissance :

  1. On met toutes les cellules en série pour obtenir la tension et les assemblages en parallèle pour avoir l’ampérage.
  2. On met toutes les cellules en parallèles pour obtenir l’ampérage et les assemblages obtenus en série pour avoir la tension.

Les chimies utilisées dans une batterie électrique rechargeable

Actuellement les batteries au Lithium sont celles qui ont le meilleur rendement et qui apportent le plus de sécurité pour l’utilisateur.
Quand on parle de batterie au Lithium, il n’y a pas qu’un type de batterie.

On peut dire qu’il existe 3 types d’accumulateurs au Lithium les plus courants :

  • Les accumulateurs avec la technique Lithium métal qui ont une électrode négative qui est faite de Lithium métallique.
  • L’accumulateur Lithium-ion lui, utilise le Lithium dans un état ionique grâce à un composé dit d’insertion qui se trouve aussi bien au niveau de l’électrode positive qu’au niveau de l’électrode négative. L’électrode positive est faite de composés de dioxyde de cobalt, de phosphate de fer, de manganèse. L’électrode négative est composée généralement de graphite.
  • Les accumulateurs lithium-polymère ont quelques différences avec les Lithium-ion pour apporter une plus grande sécurité à l’utilisation.

Les avantages d’une batterie au Lithium

Capacité

L’utilisation des batteries au Lithium ont de grands avantages par rapport à d’autres techniques de stockage d’énergie électrique car elles ont une capacité de stockage presque deux fois supérieures. Par exemple elles permettent un stockage d’énergie électrique deux à cinq fois supérieur à des batteries au nickel-hydrure métallique.

Effet mémoire

Elles n’ont pas d’effet mémoire.

Auto-décharge

La décharge naturelle de la batterie est presque nulle. Que ce soit au cours de l’utilisation ou en cas de non utilisation.

Sa taille

Les dimensions sont plus réduites que pour les autres technologies, ce qui permet d’avoir plus de puissance pour un même encombrement.

Les inconvénients d’une batterie au Lithium

Pour l’utilisation, il y a très peu d’inconvénients, le seul qui peut être souligné, c’est son coût d’achat qui reste très élevé.