La voiture électrique est mue par un moteur beaucoup plus simple que la voiture traditionnelle. Si le réservoir à essence est d'une simplicité extrême, la batterie des véhicules de demain est complexe et ne satisfait toujours pas les constructeurs automobiles. On n'en est aujourd'hui qu'au stade du compromis. Et les défis à relever sont majeurs.

>>> Pour voir de quoi est composée une batterie lithium-ion, consultez ce graphique.

PROLONGER L'AUTONOMIE

Pour la plupart des membres de l'industrie, la batterie au lithium-ion représente la meilleure avenue actuellement. Sous sa forme solide, le lithium est le plus léger des métaux. Sur le plan chimique, il cède facilement les électrons, essentiel pour engendrer un courant électrique. Il a une capacité de stockage d'énergie inégalée, trois fois et demie supérieure au plomb (que l'on trouve entre autres dans les batteries d'automobile actuelles de 12 V), une fois et demie supérieure à l'alliage nickel-hydrure métallique (que l'on trouve à bord de la Prius).

Autant de performances qui sont pour l'instant insuffisantes. La capacité de stockage d'énergie d'une batterie au lithium-ion est très inférieure à celle d'un carburant liquide. La batterie est composée d'une série de cellules. En théorie, la prolongation de l'autonomie passe par l'augmentation du nombre de cellules ou de leur taille dans la batterie. Voire par l'utilisation d'une batterie surdimensionnée.

Tesla, par exemple, affiche 400 km d'autonomie car il a bourré son petit roadster de cellules de petite dimension. Si la technologie a avancé, les coûts restent très prohibitifs. Le choix de Tesla est très onéreux. «Plus la batterie est grosse, plus on peut aller loin. Mais cela diminue l'efficacité du véhicule qui est alors plus gros, plus lourd, plus cher», ajoute John-Paul Faragh, consultant technologie et groupe propulseur de pointe chez Toyota Canada.

Prolonger l'autonomie passe par l'utilisation de nouveaux matériaux, estime Karim Zaghib. «Le lithium-ion va dominer le domaine de la voiture électrique jusqu'en 2015 et l'autonomie maximale sera de 300 km. Vers 2020, d'autres technologies comme le lithium-air vont augmenter l'autonomie», dit ce chercheur de l'Institut de recherche d'Hydro-Québec (IREQ).

ACCÉLÉRER LA RECHARGE

La recharge d'une voiture électrique dure une éternité sur du 110 volts. Jusqu'à une vingtaine d'heures. Et on imagine mal avoir chez soi une sortie à très haute tension. Logiquement, il faudrait augmenter l'intensité pour accélérer la recharge. Problème: la durée de vie des batteries serait moins longue. À terme, le consommateur ne voudra pas consacrer plus de temps à recharger son véhicule qu'à faire le plein d'essence.

L'oxyde de titane, composé sur lequel travaille l'IREQ, pourrait être une des solutions, mais a l'inconvénient d'être beaucoup trop lourd pour une application automobile. Il a en tout cas permis, il y a deux ans, de charger et décharger 20 000 fois une batterie de 2 kWh en l'espace de six minutes. Mais il s'agit d'une batterie de 2 kWh seulement, testée en laboratoire. «Cette technologie va être utilisée dans les grosses batteries pour les applications de transport terrestre comme les bus», croit Karim Zaghib, de l'IREQ.

ALLONGER LA DURÉE DE VIE

Les cycles de charge et décharge finissent par dégrader la batterie. Moins cher et plus sûr, l'emploi de lithium et de phosphate de fer pourrait être la solution. Mais l'autonomie d'une telle batterie serait en contrepartie inférieure à celle d'une batterie au lithium-ion. Limiter le nombre de décharges complètes est conseillé.

L'usure normale de la batterie avec le temps reste, quoi qu'il en soit, un point d'interrogation. De même que l'influence réelle des conditions météorologiques sur celle-ci. Nissan et Mitsubishi vendent leur Leaf et leur i-MiEV avec une garantie de la batterie de 8 ans ou 160 000 km. Ce qui peut paraître prudent quand on sait que les Toyota Prius hybrides de 2001 roulent toujours avec la même batterie.

Les derniers travaux de l'IREQ ont amélioré le nombre de cycles de charge-décharge et la durabilité de la batterie. Ceux-ci doivent être validés dans la pratique.

AMÉLIORER LA SÉCURITÉ

La particularité est connue: le lithium présente un risque de court-circuit pouvant entraîner une surchauffe, voire un incendie et, à la rigueur, une explosion. Ce problème potentiel - pouvant être présent dans n'importe quelle pile - peut être maîtrisé, ce qui rend la batterie plus complexe et plus coûteuse. Un risque de combustion subsiste néanmoins en cas de perforation du bloc de batterie au moment d'un accident.

Le groupe français Bolloré mise sur une batterie au lithium-polymère. Très sécuritaire, elle doit cependant être chauffée pendant une heure et demie à deux heures avant le démarrage! «Mais il n'y a pas besoin de la refroidir», précise en entrevue Jean-Luc Monfort, directeur général de Bathium Canada, la filiale qui les fabrique. «Avant 2015, il n'y aura pas d'autres technologies. D'ici là, il y aura celle du lithium-ion et celle du lithium-polymère», indique Karim Zaghib.

RÉDUIRE LE COÛT

Le coût de la batterie au lithium-ion est incontestablement un irritant. Ce coût varie selon le nombre de kWh et de cellules de la batterie, autrement dit de 5000$ à 7000$ environ si les fournisseurs réussissent à respecter le cahier des charges des constructeurs. Comme ils n'y arrivent pas actuellement, ils dépassent, parfois allègrement, les 10 000$. La batterie sur la Tesla Roadster est évaluée à 29 000$ environ, celle de la Nissan Leaf à plus de 12 000$.

«Il faudrait simplement que le coût des cellules baisse», estime Michel Gauthier, consultant et professeur adjoint au département de génie métallurgique de l'École polytechnique. Et celui de tous les composants de la batterie par la même occasion. Mais pour cela, il faut une production d'envergure. Et il faut des matières premières qui soient en abondance dans la nature, ajoute M. Zaghib. «Il faut des matériaux sécuritaires pour diminuer les interfaces électroniques, dit-il. Généralement, l'ajout de l'électronique sur les batteries augmente les coûts de manière très significative.»