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May 30, 2023

Les composites conduisent l'allègement de la batterie dans les véhicules électriques

Stephen Moore | 15 mai 2023 Les véhicules électriques (VE) génèrent des

Stephen Moore | 15 mai 2023

Les véhicules électriques (VE) génèrent des exigences matérielles très différentes de celles des véhicules à moteur à combustion interne (ICE). Avec les perturbations continues de la chaîne d'approvisionnement et l'évolution rapide de la technologie des batteries, les matériaux qui seront demandés au cours des prochaines années varieront considérablement. IDTechEx vient de publier un rapport, "Materials for Electric Vehicle Battery Cells and Packs 2023-2033", qui plonge en profondeur dans la chimie des batteries, la densité d'énergie et l'évolution de la conception afin de déterminer la demande de 2021 à 2033 pour 27 matériaux différents dans marchés tels que les voitures électriques, les bus, les camions, les camionnettes, les deux-roues, les trois-roues et les microcars.

Malgré les tendances à l'augmentation de la densité énergétique et à la réduction de l'utilisation de matériaux par véhicule, grâce à la croissance rapide du marché des véhicules électriques, la demande de matériaux pour batteries de véhicules électriques devrait être multipliée par plus de 12, la valeur marchande affichant un taux de croissance annuel composé de 26 % entre 2022 et 2033.

Bien que l'augmentation de la densité d'énergie des cellules de batterie soit d'une importance cruciale, la construction de la batterie dans son ensemble représente également un excellent moyen d'améliorer la densité d'énergie de la batterie. La clé de la réduction de poids est l'adoption de composites et de polymères par rapport à l'aluminium et à l'acier traditionnels.

Une grande partie de la structure de la batterie est actuellement fabriquée en aluminium, mais de nombreuses conceptions ont adopté des couvercles de boîtier composites pour réduire le poids et former des formes plus complexes. Il y a une poussée vers des boîtiers de batterie multi-matériaux pour combiner les avantages des matériaux disponibles. Une considération clé pour les boîtiers composites ou polymères est le blindage contre les interférences électromagnétiques (EMI) et la protection contre les incendies ; cela peut être ajouté ultérieurement ou intégré dans le matériau lui-même.

La gestion thermique est cruciale pour maintenir les cellules à une température de fonctionnement optimale et nécessite des composants tels que des plaques froides et des tuyaux de refroidissement. Des matériaux d'interface thermique sont nécessaires pour faciliter le transfert de chaleur entre les cellules et la structure de refroidissement. Empêcher l'emballement thermique de se propager entre les cellules et à l'extérieur du bloc-batterie nécessite des matériaux de protection passive contre l'incendie. La manière dont ces matériaux et composants de gestion thermique sont intégrés est de plus en plus simplifiée, en particulier avec l'adoption de conceptions cell-to-pack, mais ils resteront des composants de fonctionnement critiques avec une demande accrue. Les plastiques tels que les polyamides jouent un rôle clé dans ces systèmes de refroidissement.

L'industrie a également progressivement réduit la quantité de matériaux utilisés pour emballer les cellules, augmentant le rapport entre le poids et le volume de l'emballage représenté par les cellules. Le changement radical à cet égard est l'adoption de conceptions cell-to-pack, où la conception modulaire est supprimée au profit de l'emballage de toutes les cellules directement ensemble. Malgré la réduction des matériaux que cela entraîne, la croissance rapide du marché des véhicules électriques signifie que de nombreux matériaux utilisés dans un bloc-batterie connaîtront une demande accrue.

Le rapport IDTechEx prévoit les matériaux utilisés dans les cellules et les packs, notamment l'aluminium, l'acier, le cuivre, le lithium, le cobalt, le nickel, le manganèse, l'électrolyte, le fer, le phosphore, les liants, les boîtiers, le noir de carbone, le silicium, les séparateurs, les nanotubes de carbone, la fibre de carbone. plastiques renforcés, plastiques renforcés de fibres de verre, matériaux d'interface thermique, matériaux de protection contre l'incendie, isolation électrique, plaques froides et tuyaux de liquide de refroidissement.

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