1. Capacité (unité : Ah)
Il s'agit d'un paramètre qui préoccupe beaucoup de monde. La capacité de la batterie est un indicateur de performance essentiel. Elle indique la quantité d'électricité que la batterie peut fournir dans certaines conditions (taux de décharge, température, tension de fin de décharge, etc. – voir le test de décharge JS-150D). Autrement dit, sa capacité est généralement exprimée en ampères-heures (Ah, 1 Ah = 3 600 C). Par exemple, une batterie de 48 V et 200 Ah peut stocker 48 V × 200 Ah = 9,6 kWh, soit 9,6 kilowatts. La capacité d'une batterie se divise en capacité réelle, capacité théorique et capacité nominale, selon les conditions de charge et de décharge.
Capacité réelleLa capacité d'une batterie correspond à la quantité d'électricité qu'elle peut fournir dans des conditions de décharge données (niveau de sédimentation, densité de courant et tension de fin de décharge). La capacité réelle diffère généralement de la capacité nominale, qui dépend directement de la température, de l'humidité et des vitesses de charge et de décharge. En règle générale, la capacité réelle est inférieure à la capacité nominale, parfois même beaucoup plus faible.
Capacité théoriqueCela correspond à la quantité d'électricité fournie par l'ensemble des substances actives participant à la réaction de la batterie. Autrement dit, à sa capacité dans des conditions optimales.
Capacité nominaleLa capacité d'un moteur ou d'un appareil électrique, telle qu'indiquée sur sa plaque signalétique, est sa capacité à fonctionner de manière prolongée dans ses conditions nominales de fonctionnement. Elle se réfère généralement à la puissance apparente pour les transformateurs, à la puissance active pour les moteurs et à la puissance apparente ou réactive pour les équipements de régulation de phase, exprimée en VA, kVA ou MVA. En pratique, la géométrie de la plaque polaire, la tension de terminaison, la température et le taux de décharge influent sur la capacité de la batterie. Par exemple, en hiver, dans les régions nordiques, l'utilisation d'un téléphone portable en extérieur entraîne une chute rapide de la capacité de sa batterie.
2. Densité énergétique (unité : Wh/kg ou Wh/L)
La densité énergétique, ou densité énergétique d'une batterie, pour un dispositif de stockage d'énergie électrochimique donné, est le rapport entre l'énergie stockée et la masse ou le volume du support de stockage. La première est appelée « densité énergétique massique », la seconde « densité énergétique volumique ». Leur unité est respectivement le wattheure par kilogramme (Wh/kg) et le wattheure par litre (Wh/L). La puissance est ici définie par la capacité (Ah) et la tension de fonctionnement (V) du dispositif. En pratique, la densité énergétique est un indicateur plus pertinent que la capacité.
Avec la technologie actuelle des batteries lithium-ion, la densité énergétique peut atteindre environ 100 à 200 Wh/kg, ce qui reste relativement faible et constitue un frein à leur utilisation dans de nombreuses applications. Ce problème se pose également pour les véhicules électriques : soumis à des contraintes strictes de volume et de poids, la densité énergétique de la batterie détermine l’autonomie maximale, d’où l’expression « angoisse de l’autonomie ». Pour qu’un véhicule électrique offre une autonomie de 500 kilomètres (comparable à celle d’un véhicule thermique), la densité énergétique de sa batterie doit être d’au moins 300 Wh/kg.
L'augmentation de la densité énergétique des batteries lithium-ion est un processus lent, bien inférieur à la loi de Moore dans l'industrie des circuits intégrés, ce qui crée un écart entre l'amélioration des performances des produits électroniques et l'amélioration de la densité énergétique des batteries, écart qui continue de se creuser avec le temps.
Date de publication : 10 novembre 2023