Les modèles 100 % électriques sont de plus en plus nombreux et les marques ne cessent de faire de nouvelles annonces. On pourrait se demander si une voiture électrique avec 1000 km d’autonomie pourrait un jour arriver sur le marché.
Mercedes vient d’ailleurs de faire le teasing de son concept EQXX, capable selon le constructeur à l’étoile, de réaliser un trajet de 1000 km avec une seule charge !
Mais est-ce bien réaliste ? Et surtout comment les constructeurs vont-ils s’y prendre pour réussir une telle prouesse ?
Dans cet article, nous vous expliquons si oui ou non, il sera possible un jour de rouler dans un véhicule électrique capable d’atteindre les 1000 km d’autonomie.
Et surtout comment les constructeurs vont relever le défi !
État des lieux : Quels sont les modèles actuels avec la plus grande autonomie ?
Mercedes EQS
Le constructeur allemand frappe très fort avec l’arrivée de la nouvelle Mercedes-Benz EQS en évoquant près de 785 km d’autonomie !
Avec un énorme pack batterie de 107,8 kWh, la berline de luxe propose des performances de haut vol.
L’intérieur de la Mercedes EQS n’est pas en reste avec 3 écrans OLED qui viennent donner une impression d’infinité à la planche de bord.
Trois versions sont disponibles, la version EQS 450+ qui bénéficiera d’une motorisation (relativement) sage de 333 ch ainsi que la version EQS 580 4Matic, qui elle sera proposée avec une motorisation de 523 ch.
Une version sportive AMG EQS voit également le jour avec une puissance de près de 630 chevaux.
Tesla Model S
Référence en la matière, la déclinaison Plaid de la marque californienne peut atteindre une autonomie de 628 km en cycle mixte WLTP.
Positionnant directement ce modèle dans les voitures électriques avec la meilleure autonomie.
Avec une puissance de 1020 ch, c’est sans conteste l’une des voitures électriques les plus performantes. Il faudra débourser près de 130 000 € pour accéder à la meilleure autonomie chez Tesla.
Lucid Air
Avec une capacité un pack batterie de près de 113 kWh, la version haut de gamme de la Lucid Air proposera près de 830 km d’autonomie.
Elle n’est pas encore arrivée sur les routes d’Europe, mais il se murmure qu’à partir de 2022, elle pourrait faire son entrée sur le marché allemand.
Pour ensuite évidemment faire son entrée en France.
Avec une capitalisation boursière de près de 44 milliards de dollars, la société californienne se donne les moyens de réussir et espère tenir son engagement de livraison à 2022.
Les éléments déterminants afin qu'une voiture électrique puisse atteindre 1000 km d'autonomie.
La gestion thermique
Absolument fondamentale, la gestion thermique de la batterie ainsi que des éléments électriques seront très importants pour améliorer l’autonomie d’une voiture ainsi que sa capacité de recharge.
Une affaire très importante donc. D’après le cabinet d’analyse IDTechEx, et à travers la déclaration de son PDG, Raghu Das, « les prochaines voitures électriques connaîtront des avancées significatives en matière de gestion thermique, ce qui permettra déjà d’augmenter considérablement l’autonomie. D’ici à quelques années, les améliorations logicielles permettront à elles seules d’augmenter l’autonomie de 10 %. »
Le coefficient de traînée (Cx)
Ce coefficient est celui qui indique la résistance d’une forme face à un vent de face.
Cruciale dans l’automobile, les constructeurs prennent soin de réduire au maximum ce fameux coefficient. En effet, plus le Cx est bas, plus la pénétration dans l’air de la voiture sera meilleure.
Cette caractéristique est primordiale, et d’autant plus lorsque l’on parle de voiture électrique. L’autonomie à haute vitesse dépend essentiellement de cela, c’est ainsi qu’une berline électrique avec un excellent Cx sera capable de parcourir davantage de kilomètres sur autoroute.
Vous l’aurez compris, le Cx est un élément clé si une voiture électrique veut pouvoir atteindre les 1000 km d’autonomie.
La densité énergétique de la batterie
Ici nous parlons de la caractéristique la plus importante d’une batterie, à savoir la quantité d’énergie stockée par unité de masse ou volume (Wh/kg ou Wh/L).
Et c’est là-dessus que les constructeurs cherchent l’équilibre parfait !
En effet, une batterie a une densité énergétique bien moins importante qu’un carburant issu d’une énergie fossile.
C’est pourquoi les packs batteries utilisés par les constructeurs vont souvent atteindre plusieurs centaines de kilos !
Par exemple, le poids du pack batterie de l’Audi e-tron GT quattro atteint 650 kilogrammes !
La recherche d’une meilleure densité énergétique est donc primordiale pour les constructeurs.
En effet, plus une batterie est lourde, plus la dépense énergétique pour déplacer la masse du véhicule est importante.
C’est pourquoi, la course à la recherche est engagée à travers le monde.
Aujourd’hui, c’est la batterie lithium-ion qui propose la meilleure densité énergétique, pouvant aller jusqu’à 250 à 270 Wh/Kg. Basé sur une chimie nickel-cobalt-aluminium (NCA) ou nickel-manganèse-cobalt (NMC).
Il s’agit à ce jour de la technologie la plus mature.
Des innovations sont annoncées régulièrement, mais nous sommes encore à quelques années d’une production industrielle.
L'évolution des batteries, des technologies nouvelles pour atteindre une autonomie de 1000 km en voiture électrique
À l’heure actuelle, la majorité des batteries lithium-ion sont composées de nickel, de manganèse et de cobalt.
C’est cette technologie qui propose à l’heure actuelle le meilleur rapport entre ces trois paramètres :
– L’optimisation taille/poids
– Rapport masse/quantité d’énergie
– Prix
Le cobalt est un élément relativement rare et coûteux, il est présent uniquement à des endroits précis du globe.
En effet, près de 50% des réserves estimées de cobalt, se trouve en RDC (République démocratique du Congo).
C’est ensuite l’Australie et quelques autres pays qui détiennent des ressources du précieux métal.
En 2019, c’est près de 70 % de la production minière mondiale qui provenait de RDC. C’est la Chine qui est la principale consommatrice de cobalt, environ 80 % du cobalt y est utilisé pour la production de batteries.
Évidemment, au-delà de l’aspect purement technique, la dépendance à un matériau comme le cobalt est problématique sur plusieurs points.
Allant d’enjeux géopolitiques tels que la souveraineté économique des peuples, jusqu’au prix final des véhicules pour les consommateurs.
Réduire la dépendance au cobalt est une nécessité, d’autant qu’il est établi que près de 83,2 % des ressources seraient consommées d’ici à 2050 dans le scénario ou les batteries gardent un fort taux de contenu en cobalt.
Les alternatives à la batterie Li-Ion NCA et NMC
La batterie sans cobalt LFP
(lithium-ion phosphate de fer)
Le principal avantage de cette technologie réside dans son absence de cobalt. Mais pas que.
En s’affranchissant de cobalt, les constructeurs qui utilisent cette technologie parviennent à réduire considérablement les prix du véhicule électrique final.
C’est notamment comme cela que Tesla est parvenu à réduire le prix de sa Model 3.
À titre d’exemple on estime à 25 % l’économie réalisée en bout de ligne de production, entre une Tesla model 3 SR+ avec des cellules LFP et la même TM3 avec des cellules NCA (nickel, cobalt, aluminium).
Autre bénéfice, la sensibilité à l’échauffement est moindre. Permettant ainsi de meilleures charges rapides et une longévité accrue.
Peu de risque d’incendie et une efficacité par temps chaud qui est très bonne (0 à 60°).
La batterie LFP pêche encore sur la densité énergétique, autour de 120 Wh/Kg, c’est encore assez éloigné des batteries Li-ion les plus performantes.
Sa perte d’autonomie est aussi assez conséquente par grand froid (<0°) elle nécessite donc un BMS (Battery Management System) performant.
Cette technologie commence à s’imposer naturellement sur des packs batteries de taille moyenne (< 70 kWh).
La batterie à électrolyte solide
Ici, nous parlons d’une technologie de rupture considérable. Elle s’appuie sur de l’électrolyte solide, contrairement aux technologies actuelles utilisant de l’électrolyte liquide pour transporter les ions d’une électrode à l’autre de la batterie.
L’avantage premier ? La densité énergétique qui peut parvenir à atteindre les 450 Wh par Kg !
De quoi atteindre des autonomies bien supérieures à ce qui existent actuellement.
Une recharge également bien plus rapide, ainsi qu’une sécurité accrue du fait d’une meilleure stabilité en température.
Le principal problème rencontré pour le développement de cette technologie est la formation d’un amas excédentaire d’électrolyte solidifié qui vient détruire la batterie.
Si de nombreux constructeurs ont annoncés des collaborations avec des start-ups spécialisées comme c’est le cas entre Volkswagen et QuantumScape ou encore BMW et Solid Power, les avancées sont tout de même encore timides.
La production industrielle semble assez lointaine, et de nombreuses promesses non tenues ont été faite dans l’industrie de la batterie, rendant relativement peu crédibles les annonces des acteurs du secteur.
Il est cependant fort probable que cette technologie soit l’avenir de l’industrie de la batterie ! Reste à savoir dans combien de temps !
La course à l'autonomie, est-elle vraiment sensée ?
Une chose est certaine, les innovations techniques continuent.
Les constructeurs investissent en masse sur ces sujets.
Pour autant, nous pourrions nous poser une question légitime. Nous pourrions reprendre les fondamentaux et nous demander s’il est vraiment nécessaire de chercher toujours plus d’autonomie.
Est-ce une réelle nécessité que d’atteindre 1000 km d’autonomie ? Où n’y a-t-il pas là une volonté de vouloir absolument garder le même niveau de confort tout en se donnant bonne conscience avec les vertus de l’électrique ?
Le propos est assez bien résumé par l’actuel PDG de la marque aux quatre anneaux, Markus Duesmann.
Lors d’une déclaration au média américain RoadShow, celui-ci a fait part de sa vision, disant que l’avenir tendra à offrir moins d’autonomie plutôt que l’inverse.
Il poursuit en expliquant que lorsque le réseau de charge se sera densifié, et que l’expérience utilisateur sera améliorée, alors les imposantes batteries viendront à diminuer en taille.
Il précise que les énormes packs batteries rendent les voitures inutilement lourdes, imposantes, et surtout chères.
Vous l’aurez compris, les choses vont continuer d’avancer vers une amélioration des performances de la voiture électrique, dans le même temps, le réseau de recharge va fortement se densifier.
La maîtrise des nouveaux procédés permettra sans aucun doute la baisse des prix des voitures électriques, et ce en même temps que l’amélioration de l’autonomie.
Nul doute, la voiture électrique à encore de beaux jours devant elle !
