Les batteries dédiées aux vélos électriques ne sont pas toutes égales en termes de capacités, de performances et de durée de vie. Choisir la batterie vélo électrique requiert la connaissance des différentes technologies d’accumulateurs les plus utilisées, telles que le plomb, le lithium-ion, le lithium polymère, le nickel cadmium et bien d’autres. Memem des magazines reconnues recommande de faire confiance à des spécialistes avant de se lancer dans un achats car il faut bien choisir sa batterie par rapport à l'usage que vous aurez. Aujourd’hui, les batteries disposant de la technologie au lithium restent les plus innovantes, étant dotées d’un système reconnaissant les sources d’erreurs potentielles, et protégeant les cellules contre la surcharge. Voici un guide simplifié Vélobatterie sur les types de batteries pour véhicules électriques, parmi lesquels vous pouvez choisir celui qui convient à votre vélo électrique.
Quelques notions essentielles sur les batteries de VAE
- Voltage ou tension nominale (V) : tension moyenne de la batterie pour VAE (24 V, 36 V, 48 V et 72 V), observée sur la plus grande partie de sa courbe de décharge.
- Ampérage (A) : courant d’électrons circulant dans les câbles, et qui résulte de la connexion d’une charge à une batterie.
- Capacité (Ah ou mAh) : capacité énergétique d’une batterie à délivrer un certain niveau de courant pendant un temps défini.
- Cycle de charge/décharge minimale ou maximale : processus de recharge de la batterie, de son niveau le plus bas vers son état de charge maximum, puis à l’inverse, de sa décharge jusqu’à son niveau minimum.
- Wattheures (Wh) : combinaison de la tension nominale et de l’ampérage, signalant la quantité d’énergie totale dans la batterie de VAE.
- Temps de charge : durée qui dépend de la capacité embarquée de la batterie (en Wh ou Ah) et de l’ampérage (A) du chargeur.
- Effet mémoire : une batterie « mémorise » ses conditions d’utilisation et de performances régulières, et à la longue, n’est plus capable d’aller au-delà de celles-ci.
Les différents types de batteries pour vélo électrique
Les batteries de vélo électrique au plomb
Caractéristiques générales : Peu coûteuses et faciles à recharger, les batteries de vélo au plomb améliorent leurs performances en respectant les limites de tension correctes, ce qui évite une corrosion sur la plaque positive. Elles sont sensibles aux basses températures et aux mauvais traitements. En fin de vie, leur recyclage est essentiel. Ces batteries peuvent être reconditionnées avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Temps de charge : 10 à 12 heures de temps de recharge en général, avec une meilleure rétention de charge. Une faible perte de capacité progressive se manifeste lorsqu’une décharge complète survient.
Performances : 300-400 cycles de charge/décharge. Comparée aux autres types de batteries à base de nickel ou de lithium, la batterie au plomb est lourde et moins durable, une fois soumise à un cycle profond.
Durée de vie : Courte, due essentiellement à la corrosion du réseau sur l’électrode positive, l’épuisement du matériau actif et la dilatation des plaques positives. Ce phénomène d’épuisement est accéléré à des températures de fonctionnement élevées et lors de la création de courants de décharge élevés.
Marques de VAE : Greencity, ISD, Moov’In
Les batteries de vélo électrique au lithium-ion (Li-ion)
Par rapport aux autres types de batteries, celles conçues au lithium sont une source d’énergie importante, durent plus longtemps et génèrent plus de puissance en fonction de leur poids. Plusieurs marques ont ainsi choisi d’équiper leurs vélos électriques de la technologie de batteries lithium-ion, dont Cyclovert, Decathlon, Easybike, Giant, Gitane, Greencity, Hilltecks Bike, ISD, Matra, Mobiky, Moov’In, Neomouv, O2 Feel, Phylion, Solex, Vélys, ou encore Wattoo. Les batteries Li-ion sont devenues incontournables en stockage d’énergie pour les vélos électriques.
Leur grande densité d’énergie leur confère des avantages bien connus en termes de poids et volume. D’autres atouts tels que leur durée de vie en cyclage, leur faible auto décharge permettent de développer de nombreuses applications. Les médias peuvent présenter cette technologie comme dangereuse car c’est vrai que les éléments qui composent tels que les solvants organiques sont très inflammables. Si la batterie lithium-ion est mal gérée, cela peut provoquer un incendie, de la fumée ou une explosion et les performances de la batterie seront sérieusement endommagées. Il y a donc des précautions à prendre.
C’est pour cela qu’il n’est pas recommandé d’acheter un vélo électrique pas cher qui risque d’être de très faible qualité. C’est comme pour un véhicule, si votre voiture est mal assemblée, vous avez plus de chance d’avoir un accident qu’une voiture qui a suivit toutes les normes de sécurité lors de l’assemblage. Chez Velo Batterie par exemple, nous suivons les exigences européennes mais aussi françaises sur les différents chartes qualités.
Voici les types de batteries de vélo au lithium référencés dans cette catégorie :
o Lithium cobalt
Caractéristiques générales : Cette batterie lithium-cobalt bénéficie d’une technologie plus performante, entraînant un coût supérieur. Disposant d’une densité énergétique importante, elle permet des performances bien plus élevées. Cette batterie peut être reconditionnée avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Temps de charge : 3 à 5 heures de charge avec une capacité de charge limitée. Lors d’une recharge rapide ou en basse température, l’interface électrolyte solide se modifie et épaissit le placage anodique. Forcer une charge rapide ou supérieure à sa capacité provoque ainsi une surchauffe associée à une contrainte excessive.
Performances : 500-1 000 cycles de charge/décharge. Batterie de grande qualité, elle dispose d’une durée de vie et de performances supérieures : 150-240 Wh/kg.
Durée de vie : Moyenne, conséquence d’une faible stabilité thermique et de ses capacités de charge limitées.
o Lithium manganèse
Caractéristiques générales : La plupart des batteries lithium-manganèse se mélangent à de l’oxyde de nickel-cobalt-manganèse (NMC) pour améliorer leur énergie électrique spécifique et prolonger leur durée de vie. Ces batteries peuvent être reconditionnées avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Temps de charge : 2 à 4 heures de charge. La faible résistance interne des cellules permet une charge rapide et une décharge à fort courant. Cependant, une charge élevée et continue à fort courant peut provoquer une accumulation de chaleur, et que la température de la cellule ne peut pas dépasser 80 °C.
Performances : 300-700 cycles de décharge/charge. Leurs performances globales restent modérées, mais les nouvelles conceptions de lithium-manganèse offrent des améliorations en termes de puissance (100-150 Wh/kg), de sécurité et de durée de vie.
Durée de vie : Courte, sans l’apport des oxydes de nickel et cobalt.
o Lithium nickel manganèse cobalt
Caractéristiques générales : Ce sont les batteries de choix pour les vélos électriques. Grâce à leur densité d’énergie élevée, issue d’une combinaison cathodique de nickel-manganèse-cobalt, elles peuvent stocker plus d’énergie et sont relativement légères. Elles peuvent être reconditionnées avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Temps de charge : 2 à 4 heures de charge, avec une autodécharge assez faible. Cependant, il est essentiel de les stocker avec une charge résiduelle de 45 à 60 %, et de les charger au moins tous les 6 mois en cas de non-utilisation prolongée.
Performances : 150-220 Wh/kg avec 1 000 à 2 000 cycles de décharge/charge. Elles peuvent offrir une capacité de 2 000 mAh en délivrant un courant de décharge continu de 20 A. Les trois matières actives, que sont le nickel, le manganèse et le cobalt conviennent aux systèmes de stockage d’énergie électrique nécessitant des cycles fréquents, notamment ceux des VAE.
Durée de vie : Élevée, grâce à la teneur en nickel et en cobalt des accumulateurs au lithium qui y sont utilisés.
o Lithium polymère
Caractéristiques générales : Avec un coût bien moins élevé, le lithium polymère offre aux batteries une énergie spécifique légèrement supérieure à celle du lithium-ion conventionnel. Peu stables, elles ont tendance à gonfler au bout de quelques centaines de cycles de charge. Elles peuvent être reconditionnées avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Temps de charge : 2 à 4 heures de charge. L’accumulation de gaz pendant la charge est à l’origine du gonflement de certaines cellules prismatiques et de la poche de la batterie.
Performances : 110-120 Wh/kg. Les batteries au lithium polymère doivent être chauffées au minimum à 60 °C afin de permettre au courant de passer normalement.
Durée de vie : Courte, due à leur conservation compliquée. Ce type de batteries supporte mal les variations de température.
Marques de VAE : Matra
o Lithium fer phosphate
Caractéristiques générales : Le lithium-phosphate offre aux batteries de bonnes performances électrochimiques avec une faible résistance. Outre une bonne stabilité thermique, ces batteries fournissent un courant nominal élevé. Elles peuvent être reconditionnées avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Durée de charge : 3 heures de charge, mais avec une courbe de décharge de tension très plate et à faible capacité.
Performances : 90-120 Wh/kg, contre 1 000 à 2 000 cycles de décharge/charge. Sa densité énergétique est assez faible due à sa tension nominale, inférieure à 3,2V par pile. Ce qui réduit l’énergie électrique spécifique fournie comparée à celle du lithium-cobalt.
Durée de vie : Élevée, cependant, ces batteries sont lourdes et imposantes afin de permettre une autonomie honorable au vélo.
Marques de VAE : Dunand
Les batteries de vélo électrique au nickel
o Nickel hydrure métallique (Ni-Mh)
Caractéristiques générales : Cette batterie est plus délicate à charger que le nickel cadmium. Elle peut être reconditionnée avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Durée de charge : 3 à 5 heures de charge. Cette batterie connaît 20 % d’autodécharge dans les 24 h qui suivent son usage, et 10 % par mois par la suite.
Performances : 300-350 cycles de décharge/charge, mais avec une densité énergétique plus importante que celle du nickel cadmium. Sa résistance interne faible lui permet de supporter des courants intenses.
Durée de vie : Faible. La modification des matériaux hydrure réduit aussi bien l’autodécharge que la corrosion de l’alliage, diminuant ainsi l’énergie spécifique.
Marques de VAE : Easybike, Giant, Matra
o Nickel cadmium
Caractéristiques générales : Peu adaptées aux vélos électriques, les batteries nickel cadmium ont un effet mémoire important. Cette technologie développe également des composants toxiques dangereux pour l’environnement. Ces batteries peuvent être reconditionnées avec un ampérage allant de 8 Ah à 17 Ah selon la marque de vélo.
Durée de charge : 3 à 5 heures de charge. Avec une autodécharge élevée, les batteries ont besoin d’être rechargées après chaque trajet avec le VAE. Une tension de cellule basse de 1,20 V nécessite ainsi l’apport de nombreuses cellules pour atteindre une tension élevée.
Performances : 400-500 cycles de décharge/charge. Ces batteries sont robustes et plus tolérantes, mais elles peuvent vite perdre en capacité si le cycle de décharge complet n’est pas périodique. Cette perte de capacité s’accentue de même lors des basses températures.
Durée de vie : Faible, du fait de sa forte sensibilité à l’effet mémoire et une autodécharge rapide d’environ 20 % par mois.
Maintenant qu evous connaissez les différentes technologie de batterie pour votre vélo électrique. Il ne vous reste plus que d'aller les tester et de choisir là où vous vous sentirez le plus à l'aise.