Explication du poids de la batterie des voitures électriques

L’adoption croissante des véhicules électriques 

Les voitures électriques étaient encore une nouveauté il y a quelques années, mais le marché français des VE arrive à maturité et l’électrique devient la nouvelle norme. En 2022, les véhicules électriques ont représenté 21 % du total des ventes, soit presque le double de leur part de marché deux ans plus tôt.  

L’une des principales différences pour les nouveaux conducteurs de véhicules électriques consiste à utiliser une batterie au lieu d’un réservoir de carburant. Outre le fait de recharger au lieu de faire le plein, la maniabilité d’un véhicule électrique est également affectée par la batterie en raison de son poids comparativement plus élevé. 

Voyons ci-dessous combien pèsent les batteries de voitures électriques, ce qui joue sur leur poids et comment cela affecte la conduite et la maniabilité de la voiture. 

Poids d’une batterie de VE 

Le poids d’une batterie de VE est déterminé par sa taille et par la capacité d’énergie qu’elle peut emmagasiner. En général, plus la batterie est grosse, plus elle peut emmagasiner d’énergie et plus elle est lourde. Par exemple, les batteries de 6 à 12 kilowatts-heures (kWh) pèsent typiquement entre 100 et 150 kg, alors que les batteries de 60 à 100 kWh pèsent entre 350 et 600 kg. Évidemment, le poids de la batterie d’un VE varie selon les voitures, et dépend énormément de la taille et du poids de celle-ci. Voici quelques exemples de batteries de modèles populaires de VE : 

• une Tesla Model S possède une batterie d’environ 600 kg ; 
• une Tesla Model Y possède une batterie d’environ 771 kg ; 
• en comparaison, la batterie de la Nissan Leaf pèse seulement 303 kg, un poids dans la moyenne. 

Comme vous pouvez le voir, le poids d’une batterie de véhicule électrique est considérable et peut représenter jusqu’à 25 % du poids total du véhicule. Pour comprendre pourquoi, il faut d’abord se demander de quoi sont faites les batteries de VE.  

Qu’est-ce qui détermine le poids des batteries des voitures électriques ? 

Même si elles semblent n’être constituées que d’une seule unité, les batteries de VE sont en réalité composées de milliers de petites cellules reliées entre elles pour former un gros bloc batterie. La composition chimique de batterie la plus populaire pour les VE est, de loin, la lithium-ion, grâce à son faible coût et à sa densité énergétique élevée qui offrent le meilleur équilibre entre prix et capacité de stockage d’énergie. 

Alors, qu’est-ce qui pèse dans une batterie de VE ? En moyenne, environ 60 à 75 % du poids total d’une batterie vient de ses cellules et des matériaux qu’elles contiennent, alors que les 25 à 40 % restants sont constitués du boîtier métallique de la batterie, des câbles et des systèmes de gestion thermique (TMS) et de la batterie (BMS).  

Outre le lithium, les batteries de VE contiennent également d’autres minerais, comme le cobalt et le manganèse. Une batterie typique de VE contient 80 % de nickel, 10 % de cobalt et 10 % de manganèse, même si cette proportion peut changer en fonction de la batterie. Une batterie contient généralement entre 3 et 5 kg de lithium, même si celle de la Tesla Model S en contient environ 62,6 kg. 

Densité énergétique d’une batterie de véhicule électrique 

La densité énergétique désigne la quantité d’énergie qu’une batterie peut emmagasiner dans un poids donné. En d’autres termes, plus elle est élevée, plus une batterie peut emmagasiner d’énergie en gardant le même poids.  

La densité énergétique des batteries de VE est un facteur important qui détermine combien de puissance une batterie peut produire et pour combien de temps. Elle conditionne donc l’autonomie du VE. Une densité énergétique élevée permet de réduire le poids total de la batterie tout en emmagasinant autant d’énergie que possible pour maximiser l’autonomie de la voiture. 

Par rapport aux batteries au plomb traditionnelles qui ont une intensité énergétique d’environ 0,027 kWh/kg, les batteries lithium-ion possèdent une densité énergétique typique d’environ 0,2 kWh/kg. Cela fait des batteries lithium-ion la solution privilégiée pour tout appareil compact nécessitant une batterie à longue durée de vie, comme les téléphones, les ordinateurs portables et, évidemment, les voitures électriques. 

Alors que les batteries lithium-ion possèdent déjà une densité énergétique élevée, il existe énormément de recherches en cours visant à l’améliorer encore, avec des structures de batterie et des processus de fabrication nouveaux qui devraient pousser la densité énergétique jusqu’à environ 500 Wh/kg, permettant ainsi d’améliorer l’autonomie des nouveaux véhicules électriques tout en faisant baisser leur poids.  

Qu'en est-il du poids des batteries de voitures traditionnelles ?

Cela peut sembler évident quand on y pense, mais contrairement aux voitures thermiques, les batteries des voitures électriques ne servent pas uniquement à démarrer et à allumer vos phares. Les batteries de VE constituent la source primaire d'alimentation des véhicules électriques et doivent contenir bien plus d'énergie qu'une batterie de voiture traditionnelle avec un moteur à combustion. 

Comme elles renferment beaucoup plus d’énergie, elles sont considérablement plus grosses et plus lourdes que les batteries de voitures conventionnelles. Voilà pourquoi le poids d’une batterie au plomb de voiture classique n’est que de 10 à 30 kg , alors que les batteries de véhicules électriques pèsent généralement plusieurs centaines de kilogrammes.  

Les voitures électriques sont-elles plus lourdes que les voitures thermiques ? 

S’il existe une telle différence de poids avec les batteries de voitures conventionnelles, les véhicules électriques pèsent-ils également plus lourd au total ? La réponse est généralement « oui ». Les VE ont tendance à être plus lourds que les voitures thermiques, principalement en raison du poids de leur batterie. 

Cela étant, cette différence n’est pas aussi évidente qu’on pourrait le penser.  

Alors que les batteries des véhicules électriques sont plus lourdes, leurs moteurs sont beaucoup plus petits et plus légers. Le remplacement des pièces en métal par des polymères plastiques permet de réduire le poids des véhicules de 8 à 10 %. En les combinant à l’acier à haute résistance, aux alliages de magnésium ou d’aluminium, et à la fibre de carbone, ils peuvent faire baisser le poids de 50 % et réduire la consommation en carburant du véhicule pour le rendre encore plus efficace.

Impact du poids de la batterie d’une voiture électrique sur les caractéristiques de conduite 

Contrairement à ce que vous pensez peut-être, une batterie plus lourde peut en réalité souvent améliorer les caractéristiques de conduite, de maniabilité et de sécurité de manière significative. Outre leur poids, cela s’explique par la forme de la batterie des VE et son emplacement : généralement, elles forment un bloc rectangulaire plat et allongé, typiquement placé sous le plancher de l’habitacle. 

Cela permet d’abaisser le centre de gravité de la voiture, ce qui, combiné au poids élevé de la batterie, améliore énormément la stabilité de la voiture. Du point de vue de la maniabilité, cela signifie que les VE peuvent aisément aborder des virages serrés, même à des vitesses plus élevées, avec peu de roulis. Ils sont aussi beaucoup plus faciles à conduire sous la pluie, la neige ou sur route gelée.  

Outre la maniabilité, le poids des véhicules électriques améliore surtout énormément la sécurité des passagers. En raison de leur centre de gravité bas, ils sont beaucoup moins sujets aux accidents que les voitures thermiques, et leur poids élevé peut souvent aider à protéger les passagers en cas de collision, en réduisant l’ampleur de l’impact.  

Avancées dans la technologie des batteries de véhicules électriques 

Les nouveaux venus dans le monde des véhicules électriques sont souvent surpris de découvrir le poids de la batterie qui représente une part importante du poids total du véhicule. En tant que source d’alimentation principale de la voiture, la batterie est une composante critique des véhicules électriques et son poids est directement proportionnel à la quantité d’énergie nécessaire pour alimenter la voiture (et donc, à son autonomie). 

Cela étant, les avancées technologiques des batteries pour véhicules électriques améliorent leur densité énergétique, permettant ainsi aux constructeurs automobiles d’obtenir des autonomies plus grandes à partir de batteries de même taille. En outre, de nouveaux matériaux allègent les batteries de VE et, de ce fait, les rendent plus efficaces en distribution d'énergie.