LA TECHNOLOGIE DES BATTERIES TESLA ET SON APPLICATION À D’AUTRES INDUSTRIES

Last updated on mars 13th, 2024 at 03:14 am

Avec la commercialisation du Roadster en 2006, Tesla est devenu le leader du marché des véhicules électriques (VE). Et depuis lors, il menace le monopole des véhicules à combustion interne. La production de VE capables d’aller plus loin avec une seule charge, ainsi que des fonctions révolutionnaires de sécurité et de conduite autonome, ont permis à Tesla d’être à l’avant-garde de la technologie des VE et des batteries. 

Découvrez dans cet article la technologie des batteries Tesla et comment elles se distinguent de celles de ses concurrents. De même que son rôle dans les applications en dehors du domaine général de la technologie des VE.

Description de la technologie des batteries Tesla

Le bloc de batterie Tesla a la réputation d’être pratiquement sans entretien et la charge économique. Leur configuration de charge rapide en courant continu permet de les recharger rapidement et avec la flexibilité offerte par le bloc de batterie en termes de conception modulaire. De ce fait, Tesla a été en mesure de proposer des options d’autonomie standard et étendue pour ses véhicules. Le bloc de batterie Tesla diffère considérablement dans sa conception et sa chimie par rapport à ses concurrents comme la Chevrolet Bolt, la BMW i8 ou la Nissan Ariya. 

En ce qui concerne la chimie de la batterie, tous les fabricants de VE utilisent généralement l’architecture de base de la batterie lithium-ion (Li-ion). Tesla utilise la chimie LiNiCoAlO2 (Lithium Nickel Cobalt Aluminium) parce qu’elle offre la plus haute densité d’énergie parmi les différentes chimies de l’architecture Li-ion, la longévité et les meilleures performances de charge de sa catégorie. La Chevrolet Bolt et la BMW Série I utilisent la chimie LiNiMnCoO2 (Lithium Nickel Manganèse Cobalt) qui a une densité d’énergie inférieure à celle de Tesla mais qui est généralement considérée comme une option plus sûre, en particulier à haute température.

Évolution de la batterie Tesla

L’évolution de la batterie Tesla peut être divisée en trois phases ou évolutions de conception. En 2009, la première phase du bloc de batterie a été introduite dans la Roadster et la Model S de Tesla. La deuxième phase a été introduite de 2016 à 2018 dans la Model S Gen 2 et la Model X. La troisième phase, et jusqu’à présent la plus récente, est introduite dans la Model 3. 

Dans la première phase, Tesla utilisait la batterie Panasonic 18650 qui contient environ 10,5 à 11,5 g de cobalt et une anode en graphite pur. Au fur et à mesure que la conception progressait de la première à la troisième phase, la quantité de cobalt a été réduite, et le matériau de l’anode est passé du graphite pur à une anode combinant graphite et silicium. Cette évolution s’explique principalement par le prix du cobalt, qui est jusqu’à présent le matériau le plus cher utilisé dans les batteries des VE et qui a été le principal facteur du prix élevé des véhicules Tesla. 

En introduisant le silicium dans la construction de l’anode des batteries Panasonic tesla, on a pu améliorer la densité énergétique des batteries. Il ne faut pas oublier que, même si une anode en silicium pur serait utile pour le bloc de batterie à haute densité d’énergie, le silicium se dilate de 350 à 390 % entre un cycle complet de charge et de décharge, alors que le graphite ne se dilate que de moins de 10 %, ce qui permet de maintenir l’intégrité structurelle du bloc de batterie et d’éviter que les batteries Li-ion ne fuient. 

La Model 3 a introduit la phase 3 de l’évolution de la batterie pour Tesla, où la batterie Panasonic 21700, légèrement plus grande, a été utilisée. Elle utilise moins de cobalt que les phases 1 et 3, mais utilise toujours une anode hybride en graphite et silicium similaire à celle de la phase 2 de l’évolution de la batterie. 

Conception modulaire de la batterie Tesla par rapport à la conception personnalisée de ses concurrents

Les batteries Tesla se distinguent également de la concurrence par l’utilisation de cellules de batterie individuelles connectées en parallèle et en série. Elles s’assemblent en un bloc de batteries, contrairement aux batteries personnalisées, comme les batteries prismatiques de la BMW i3 ou les batteries à poche utilisées dans la Chevrolet Bolt. Ce choix s’explique par la flexibilité et la rentabilité qu’offre l’assemblage de ces petites cellules de batterie. Ainsi, en connectant un plus grand nombre de cellules de batterie en parallèle, Tesla augmente la capacité de la batterie, offrant ainsi les versions standard et à autonomie étendue du Model 3. 

Une autre raison est l’amélioration de la communalité entre les véhicules, car les cellules de la batterie Panasonic 21700 utilisées dans la Model 3 sont également utilisées dans le Tesla Power wall (solutions d’énergie domestique) et les Model X, Model Y et Cyber Truck. 

Applications dans l’industrie CVC (chauffage, ventilation et climatisation)

La mise en œuvre de la technologie des batteries Tesla dans le secteur du chauffage, de la ventilation et de la climatisation (CVC) a fait l’objet de nombreuses discussions et d’une annonce publique d’Elon Musk. Cette technologie sera associée à la technologie de pompe à chaleur développée par Tesla pour le modèle Y et aux filtres HEPA. Ces derniers sont conçus à une échelle telle que Tesla affirme que les VE qu’elle produit peuvent fonctionner en « mode de défense contre les armes biologiques ». Ce système fonctionne de concert avec le toit solaire Tesla pour fournir une charge à la batterie Tesla (Powerwall). À son tour, ce système fait fonctionner la pompe à chaleur Tesla pour le système CVC et fournit l’énergie nécessaire aux appareils de la maison intelligente, qui peuvent être des dérivés de la technologie de conduite autonome développée par Tesla pour ses VE. 

Il ne s’agit pas d’une idée farfelue, mais plutôt d’une intégration réaliste au niveau des systèmes, ce qui permet à Tesla de s’aventurer dans les systèmes de construction et d’infrastructure des habitations. 

Applications aux outils de fond de puits

Les outils d’imagerie et de diagraphie de fond de puit constituent un autre secteur clé qui peut bénéficier de la technologie de batterie de Tesla. Historiquement, les entreprises prestataires de services pétroliers ont développé leur propre technologie Li-ion pour faire face aux défis de la haute pression, des chocs et vibrations élevés, de la haute température, de la capacité à offrir un temps de présence plus long, ce qui n’est possible qu’en améliorant la densité énergétique des batteries. 

Le système de refroidissement innovant de Tesla et la gestion optimisée de la batterie (GOB) peuvent offrir un changement radical en termes de performances, d’endurance et de sécurité. Pour ce faire, le système de gestion et de refroidissement de qualité supérieur permet de gérer la batterie jusqu’aux cellules individuelles et de le déconnecter en cas de défaillance. 

Applications aux outils électriques

En général, les outils électriques tels que les clés à chocs, les perceuses électriques et les scies circulaires utilisent des batteries Li-ion. Cette technologie est pénalisée par des batteries lourdes, de faibles capacités de charge et un manque de fiabilité. 

L’un des avantages de la batterie Tesla est sa construction modulaire. Les cellules de batterie individuelles peuvent être connectées en série pour fournir la tension requise, ou en parallèle pour fournir la capacité requise. Cette architecture modulaire permet d’atténuer certains problèmes auxquels sont confrontés les fabricants d’outils électriques, en offrant une solution peu coûteuse aux performances supérieures.