Tesla perd son avance en matière de batteries automobiles

On présume généralement que Tesla Motors possède une forte avance sur le reste de l’industrie en matière de batteries automobiles. Si cette idée pouvait être valable en 2012 ou 2015, elle ne tient plus la route, affirme un rapport publié en 2017 par le consultant américain Total Battery Consulting. Certains des choix de design de Tesla n’ont pas très bien résisté à l’épreuve du temps et l’entreprise n’est plus à la fine pointe de la technologie.

Il faut savoir que les batteries automobiles de Tesla sont d’abord constituées de cellules individuelles, qui sont des piles cylindriques un peu plus grosses que des piles AA. On assemble ensuite 340 de ces piles pour former un pack, puis un nombre variable de packs pour assembler une batterie automobile. La batterie de 60 kWh, par exemple, compte 10 packs, soit 3440 piles individuelles. La batterie de 100 kWh en compterait plus de 5000.

Total Battery Consulting note que Tesla a développé une expertise considérable dans l’assemblage de ces batteries, mais que la plupart de ses concurrents, après avoir étudié le système, ont opté pour une approche différente. Selon le consultant, les batteries de Tesla comportent de deux limites importantes :

Batteries Li-ion
Source : Total Battery Consulting inc., The Tesla Battery Report

Premièrement, l’intégration de chaque cellule n’exige pas moins de quatre soudures. Ces milliers de soudures rendent la fabrication plus compliquée et plus coûteuse. Mais plus important encore, elles représentent un risque accru de défaut et de bris et donc, un risque en matière de fiabilité.

Deuxièmement, les batteries de Tesla contiennent beaucoup d’énergie, mais leur débit est relativement faible par rapport à la consommation du moteur des voitures. Ceci provoque un stress sur le nombre de cycles de recharge de la batterie et une perte de capacité prématurée. La batterie ne suffit plus alors à répondre à l’appel de puissance du moteur, ce qui limite ses performances.

La production de petites cellules cylindriques est une technique à maturité et donc relativement bon marché, mais les autres fabricants automobiles préfèrent de plus grosses cellules qui présentent un plus grand potentiel d’économies à long terme (la batterie de la Chevrolet Bolt, par exemple, n’utilise que 288 « grosses » cellules). Le marché des grosses cellules est dominé par LG, qui fournit les deux tiers des fabricants de voitures électriques (hors du marché chinois).

Autres enjeux

Les modèles S et X utilisent des cellules 18650, un format très répandu dans l’industrie électronique (votre ordinateur portable l’utilise certainement). Tesla a fait un grand cas de l’adoption du nouveau format 2170, un peu plus gros, pour le modèle 3. Selon l’entreprise, ce nouveau format doit permettre de stocker un peu plus d’énergie dans le même volume. Or, selon Total Battery Consulting, la cellule 2170 n’offre que 4,9 ampères-heure de capacité, alors qu’à volume égal, la 18650 en offrirait 5,0. Il y a là une énigme.

Le consultant s’interroge aussi sur les ententes qui lient Tesla et Panasonic dans la Gigafactory. Le rôle de Panasonic se résume à fabriquer les cellules; Tesla assemble les packs et les batteries. Tesla s’est engagé à acheter un nombre déterminé (et mal connu) de cellules, mais Panasonic reste libre d’écouler elle-même ses surplus de production sur le marché. Tesla semble toutefois demeurer le seul client de Panasonic dans l’industrie automobile, le reste des fabricants s’orientant plutôt vers LG.

En conclusion, Total Battery Consulting reconnaît que Tesla a joué un rôle clé dans l’émergence du concept de voiture rechargeable à longue autonomie. Le consultant note aussi que l’expansion rapide de la production de batteries lithium-ion hors du couple Tesla-Panasonic aura un effet structurant sur la chaîne d’approvisionnement. Il constate de plus que le prix des voitures électriques à longue autonomie reste trop élevé pour la majorité de la population et que le prix des batteries ne semble pas vouloir diminuer aussi vite qu’on l’avait espéré. Il estime enfin que le véritable marché se situe du côté de véhicules plus simples, d’un prix de vente inférieur à 30 000 $.

Source :

Total Battery Consulting inc., The Tesla Battery Report

 

4 réflexions sur “Tesla perd son avance en matière de batteries automobiles”

  1. Sur le rapport entre la quantité d’énergie du pack et le stress lié au nombre de cycle , vous mélangez tout, en effet c’est l’inverse de ce que vous écrivez. Plus la capacité est importe moins il y aura de cycle et donc moins le pack sera stressé. De plus avant d’atteindre les limites du nombre de cycle, le véhicule aura effectué plusieurs centaine de milliers de km !

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    1. Je ne parlais pas de capacité, mais de débit: le moteur appelle beaucoup de puissance par rapport à ce que la batterie peut livrer confortablement, ce qui provoque une légère surchauffe qui endommage peu à peu la batterie. Ce stress s’ajoute à l’usure normale provoqué par les cycles de charge et de décharge. La recharge rapide, quand elle est utilisée, provoque aussi de la surchauffe, surtout si on essaie de remplir la batterie à 100%. Le logiciel de Tesla corrige en partie le problème en faisant varier le débit de la recharge en fonction du niveau de charge atteint par la batterie.

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      1. Les batteries Lithium actuelles sont parfaitement capables de supporter des courants de décharge de courte durée de plus de 4 fois le nominal (4C) sans dommage particulier. Ainsi même un ancien pack Tesla de 85kWh pouvait fournir 1200A en pointe soit environ 4,5C ! Le vieillissement lié à la multiplicité des cycles et des charges rapides n’est pas l’apanage de Tesla mais c’est également le cas pour les autres constructeurs. Cela est peu gênant sur la durée de vie normale si effectué que lors de grands voyages et non pas en usage quotidien, de plus le pack est thermo-régulé chez Tesla. En outre vous écrivez que la batterie limite la puissance demandée par les moteurs donc limite les performances des véhicules, Tesla propose les véhicules aux meilleurs performances d’accélération et d’autonomie sur le marché et fait même jeu égal avec Porsche sur le 0 à 100 ! Vous laissez entendre que Tesla perd son avantage en matière de savoir faire concernant les pack batteries, les dernières news en date annoncées lors du dernier « Battery Day » en septembre dernier prouvent le contraire: utilisation prochaine de cathode monocristaline avec nouvel électrolyte pour une bien plus longue durée de vie, le passage en anode munis de nanofils de silicium ce qui permet le passage d’une densité énergétique de 250kWh/kg actuellement à 400 Wh/kg (horizon 3 ans), le passage sur le format 4680 après le 2170 qui équipe les Model 3 et Y ce qui réduira le nombre de connexions, réduira le coût de fabrication et facilitera le refroidissement, enfin l’élimination du pack et surtout des modules en tant que tels par une structure unique incluant les cellules tout en étant le châssis du VE lui même. Certes la concurrence avance mais Tesla n’est pas en reste, loin de là, comme le titre de votre article le sous entend 😉 Pour info même la presse généraliste n’est pas passé a coté de ces annonces : https://www.lci.fr/high-tech/batteries-prix-des-voitures-en-quoi-tesla-de-elon-musk-a-frappe-un-grand-coup-2165356.html

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      2. CHL vous critiquez un article de mars 2018 sur la base de nouvelles infos diffusées en septembre 2020. Mias à part le fait que ce n’est pas très honnête, il faut remarquer qu’après quelques secondes d’accélération rapide, les Tesla se mettent en mode économie pour éviter la surchauffe. C’est la raison pour laquelle elles ne participent jamais aux courses, elles n’ont pas l’endurance voulue. Quant aux 400 Wh, cela reste un espoir, la technologie n’est pas au point et rien ne dit qu’elle le sera. Il est beaucoup plus facile d’obtenir des résultats en laboratoire que de la reproduire à l’échelle d’une production de masse. On verra bien, mais disons quele texte reflète bien l’état de lieux à l’époque où il a été écrit.

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