La Tesla Model 3, Lucid Air et Rivian R1T sont les trois voitures électriques leaders en autonomie et en efficacité dans chacune de leurs catégories et toutes les trois ont quelque chose en commun : leurs cellules de batterie sont cylindriques.
Trois des fabricants qui sont là pour rester dans cette nouvelle ère électrique automobile sont Tesla , Lucid Motors et Rivian ont quelque chose en commun . Ses voitures électriques sont en tête des classements d’homologation d’autonomie dans leurs catégories respectives. Le Tesla Model 3 parmi les berlines du segment D, le Lucid Air dans le segment E et le Rivian R1T parmi les pick-up ont montré que, quelle que soit la taille de leurs batteries, leurs consommations et efficacités sont meilleures que celles de leurs concurrents. , cela a-t-il quelque chose à voir avec cela ceux que leurs batteries ont en commun, les cellules cylindriques ?
Actuellement, le Lucid Air utilise des cellules au format 2170 (21 mm de diamètre sur 70 mm de long), fournies par Samsung SDI pour la version de lancement de l’Air. Dans le modèle Grand Touring, les prochaines à arriver sur le marché seront les cellules LG de nouvelle génération qui composent ses batteries, ainsi que celles du reste de sa gamme. Rivian est également fournisseur de Samsung SDI pour sa fourniture du même format de cellule 2170. Le principal fournisseur des cellules 2170 de Tesla continue d’être Panasonic via la Gigafactory du Nevada.
Cellules cylindriques
Lors de l’événement qui a accompagné le démarrage de l’usine Lucid Motors à Casa Grande, en Arizona , le mois dernier, la presse a interrogé son PDG, Peter Rawlinson, sur la décision d’utiliser des cellules cylindriques dans ses batteries. “Bien que je sois un agnostique du format de cellule”, a déclaré le responsable, notant que Tesla utilise également cette forme dans ses voitures électriques, “il existe aujourd’hui des avantages techniques importants dans les cellules de ce format”.
Bloc-piles Lucid Air.
Il y a des années, lorsque Lucid Motos s’appelait encore Atieva , les cellules qu’elle fournissait pendant trois saisons pour configurer les batteries des monoplaces de Formule E étaient également cylindriques. En conséquence, il a accumulé une vaste base de connaissances sur les différences entre les différentes chimies et les différents types de cellules. “Tesla est le roi de l’autonomie” et la forme de ses cellules y est pour beaucoup, “Je suis surpris que d’autres entreprises n’aient pas suivi son exemple”, déclare Rawlinson.
Le choix de Lucid de cellules cylindriques pour batteries lithium-ion est basé sur leurs propriétés thermiques, leur cohérence et leur fiabilité, et leur coût est prévisible sur le marché . Cela signifie également que les conceptions ne sont pas limitées aux plus grandes cellules. Lucid est fier que la batterie de l’Air ne soit “pas une brique carrée”. L’ensemble est profilé pour obtenir un excellent coefficient de traînée : 0,21.
Lucid a également conçu ses modules de batterie moulés par injection pour une fabrication simplifiée. En une seule opération, il moule les connecteurs électriques en forme de barre omnibus dans le boîtier du module. Pendant ce temps, Rivian a choisi d’emballer ses cellules cylindriques de format 2170 en deux couches, séparées par une plaque de refroidissement horizontale située au milieu de l’emballage, ce qui est probablement un processus d’assemblage plus complexe.
De plus, Lucid et Rivian ont manifesté leur intérêt à produire leurs propres batteries . En présentant son introduction en bourse plus tôt ce mois-ci, Rivian a révélé qu’il envisageait cette possibilité de compléter l’offre de fournisseurs tiers. Pour sa part, Lucid, a déclaré qu’il se concentrera sur la fabrication d’automobiles, en gardant une grande partie de la technologie en interne, même si ce ne sera pas le cas dans le cas des cellules.
Batterie Rivian avec plaque de refroidissement entre les couches de cellules.
Tesla développe actuellement les nouvelles cellules 4680 beaucoup plus grandes (46 mm de diamètre sur 80 mm de long) qui remplaceront l’actuelle 2170. Rawlinson souscrit à l’idée que des cellules cylindriques de plus grand format comme celles-ci aideraient Lucid à réaliser des économies d’échelle dans la production de ses voitures . Et il fait allusion à une raison simple pour le dire : le rapport entre son volume et la surface est plus élevé, ce qui réduit les coûts tout en conservant les avantages techniques. “Dans le cas d’une cellule cylindrique, il est disproportionnellement plus cher de fabriquer le noyau que le rouleau de gélatine externe”, a-t-il résumé: “si vous le faites plus gros, c’est moins cher.”
Rawlinson a avoué qu’il avait initialement opté pour le format 2360 ( 23 mm sur 60 mm) car il aurait permis plus de flexibilité par rapport au format 2170 que Tesla et les fournisseurs de cellules ont choisi pour la fabrication en grand volume. Avec ce format plus bas et plus épais , il était possible de réduire la hauteur du plancher de l’habitacle, rendant les véhicules plus bas au lieu de plus hauts.
La future cellule Tesla 4680 augmentera l’autonomie de 16 %, multipliera la capacité énergétique par cinq et la puissance par six, réduisant ainsi les coûts de production de 14 % par kWh.
Malgré toutes ces raisons, tous les fabricants ne sont pas d’accord
Cependant, tout le monde n’est pas d’accord sur ce point. Lors de la célébration de la “Journée du véhicule électrique” de General Motors , les dirigeants ont confirmé que même s’ils avaient envisagé d’utiliser des cellules cylindriques pour leurs batteries Ultium , ils ont finalement opté pour des cellules à sac grand format . Selon son ingénieur en chef, Andy Oury, les cellules de type sac fournissent « le plus petit nombre de cellules dans leur taille », ce qui signifie qu’il est possible de limiter les longueurs de câbles et de connecteurs à l’intérieur des modules. Chacune de ses grandes cellules de 100 Ah contient autant d’énergie que 20 cellules cylindriques typiques.
Mais General Motors n’est pas le seul à rejeter que les cellules cylindriques soient les plus adaptées. Hyundai privilégie également le format en forme de sac pour les batteries de sa plate-forme E-GMP. Et ce sont aussi ceux qui ont été choisis par Ford pour son pick-up électrique F-150 Lightning. Tandis que d’autres constructeurs comme BMW ou le groupe Volkswagen misent sur des cellules prismatiques.
Précisément, lorsque Elon Musk, PDG de Tesla, a été interrogé le mois dernier via Twitter sur l’influence du facteur de forme pour les cellules de batterie, il a souligné les défis physiques pour refroidir les cellules de type sac , avertissant de la forte probabilité d’emballement thermique qu’ils ont. , surtout lorsqu’il s’agit de très grandes tailles.
Plus tard, lorsque les cellules à l’état solide deviendront une réalité, certaines de ces préférences, qui reposent sur la technologie des cellules lithium-ion à électrolytes liquides, pourront être modifiées, car l’un des avantages de cette nouvelle technologie est la réduction de la température. où ils travaillent et le risque zéro de provoquer un incendie en eux .
