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Quads et SxS électriques : Technologies de batteries et défis de l’électrification

L’électrification des véhicules hors route de type quad et côte-à-côtes (SxS) est une tendance qui s’inscrit dans la transition énergétique vers une mobilité plus verte et durable. En effet, les quads et les SxS électriques offrent de nombreux avantages par rapport aux modèles à essence, tant environnementaux qu’économiques. Mais il n’y a pas que des avantages non plus. Je vous ai concocté un article sur le sujet pour clarifier beaucoup de choses là-dessus. Je vais parler majoritairement des différents types de technologies de batteries pour les véhicules électriques.

Ce que l’on sait

Les quads et les SxS électriques sont plus silencieux, plus performants et plus faciles à entretenir que les modèles à essence. D’abord, ils émettent moins de gaz à effet de serre et de polluants atmosphériques. Cela contribue à réduire l’impact des véhicules hors route sur la qualité de l’air et le climat. Ils permettent également de réduire la dépendance au pétrole et de faire des économies sur les coûts de carburant et d’entretien.

L’électrification des véhicules hors route nécessite toutefois des adaptations du réseau électrique et des infrastructures. Il faut notamment développer un réseau de bornes de recharge adaptées aux besoins des utilisateurs de ces véhicules. Ceux-ci circulent souvent dans des zones isolées ou difficiles d’accès. Il faut également renforcer le réseau électrique pour assurer sa fiabilité et sa capacité à répondre à la demande croissante d’électricité. Car, honnêtement, charger son VTT grâce à une génératrice, c’est l’équivalent « d’échanger quatre “trente sous” pour un dollar ! » On revient au point de départ.

Heureusement, le Québec dispose d’un potentiel énorme pour l’électrification des transports grâce à son électricité propre et renouvelable produite par Hydro-Québec. Le Gouvernement du Québec soutient également l’électrification. Il offre des aides financières aux organismes qui gèrent les sentiers de véhicule hors route et en prévoyant des crédits d’impôt et des rabais pour les acheteurs de ces véhicules. Quelque chose de similaire existe pour les voitures, d’ailleurs. Je parle des crédits d’impôt et des rabais gouvernementaux.

Ce qui existe sur le marché

L’un des principaux défis des quads et SxS électriques est l’autonomie des batteries. Celle-ci dépend de plusieurs facteurs tels que la température, le terrain, la vitesse et le poids. Toutefois, les technologies des batteries sont en constante évolution et offrent des performances de plus en plus élevées.

Plusieurs fabricants de quads et de SxS, comme Polaris et Can-Am, investissent massivement dans le développement et le perfectionnement de technologies vertes. Ils proposent déjà des modèles électriques ou hybrides qui répondent aux attentes des utilisateurs en matière de puissance, de confort et de sécurité.

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Force m’est d’avouer, cependant, que l’autonomie actuelle n’est pas encore tout à fait à la hauteur. On parle d’une autonomie actuelle de 50 km à 100 km maximum.

 

Descriptions techniques des batteries

Les quads et les SxS électriques utilisent généralement des batteries au lithium-ion (Li-ion). Celles-ci sont composées d’une cathode (électrode positive), d’une anode (électrode négative), d’un électrolyte (liquide conducteur) et d’un séparateur (isolant).

La cathode est le siège de la réaction d’oxydation, où les ions lithium (Li+) perdent un électron (e— ) qui circule dans le circuit extérieur. De son côté, l’anode est le siège de la réaction de réduction, où les ions lithium gagnent un électron et s’insèrent dans la structure du matériau actif. Ensuite, l’électrolyte permet le passage des ions lithium entre la cathode et l’anode. Le séparateur, lui, empêche le contact direct entre la cathode et l’anode, évitant ainsi un court-circuit. Ce genre de court-circuit peut gravement endommager le véhicule au niveau mécanique. Il pourrait même causer des incendies. Cette technologie doit être plus que « sur la coche » finalement.

Les batteries de type NMC

Il existe plusieurs types de batteries Li-ion selon la composition chimique de la cathode. Les deux chimies les plus utilisées dans les véhicules électriques pour les batteries Li-ion performantes sont la chimie NMC (oxydes de nickel, manganèse et cobalt à la cathode) et la chimie NCA (oxydes de nickel, cobalt et aluminium à la cathode).

L’anode de ces deux types de batteries est en graphite. Ces batteries offrent une bonne densité énergétique, une bonne puissance spécifique et une bonne durée de vie. La densité énergétique représente la capacité de la batterie à stocker de l’énergie par unité de masse ou de volume. En ce qui concerne la puissance spécifique, il s’agit de sa capacité de délivrer de l’énergie par unité de masse ou de volume.

Les avantages des batteries NMC et NCA sont leur capacité à fournir une grande autonomie aux véhicules électriques grâce à leur densité énergétique élevée. Elles sont également plus performantes par temps froid que les batteries LFP.

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Ces batteries comprennent néanmoins trois inconvénients majeurs. D’abord, le coût de production est plus élevé que les batteries LFP. Ensuite, elles présentent un risque de surchauffe et d’incendie en cas de choc ou de court-circuit. Finalement, elles ont un impact environnemental et social élevé lié à l’extraction du cobalt. Celui-ci est un métal rare et cher dont l’extraction pose des problèmes éthiques. Sans oublier que certains pays font travailler des enfants de force en extraction de cobalt, ce qui est plus qu’un problème pour moi.

Les batteries de types LFP

Les batteries LFP (phosphate de fer à la cathode) sont une autre technologie courante dans le monde des véhicules électriques. Elles sont réputées pour leur fiabilité, leur durabilité et leur coût relativement bas.

En effet, elles n’utilisent pas de cobalt, ce qui réduit leur impact environnemental et social. Elles ont également une meilleure résistance à la chaleur et aux chocs que les batteries NMC et NCA, ce qui augmente leur sécurité. Les avantages des batteries LFP sont donc leur faible coût, leur longue durée de vie, leur sécurité accrue et leur impact environnemental et social réduit.

Ce type de batteries présente toutefois deux inconvénients. Premièrement, leur faible densité énergétique implique un poids et un encombrement plus importants pour la même autonomie. Deuxièmement, leur faible performance par temps froid peut réduire l’autonomie des véhicules électriques. Ces batteries sont moins adaptées au climat québécois avec nos hivers qui sont habituellement beaucoup plus froids.

Les autres types de batteries

Il est à noter que d’autres types de batteries Li-ion sont en cours de développement. D’abord, il y a les batteries LMFP (phosphate de fer et manganèse à la cathode). Ensuite, il existe des batteries avec du silicium dans l’anode. On peut aussi trouver des batteries à état solide avec un électrolyte solide au lieu d’un liquide. Il y en a certainement d’autres, mais ma connaissance s’arrête là pour le moment.

Celles-ci visent à améliorer les performances des batteries Li-ion actuelles en augmentant leur densité énergétique, leur puissance spécifique, leur durée de vie, leur sécurité et leur coût.

Les batteries de type LMFP

Les batteries LMFP sont une variante des batteries LFP qui ajoutent du manganèse à la cathode. Elles ont pour avantage d’augmenter la densité énergétique et la puissance spécifique des batteries LFP tout en conservant leurs atouts en matière de coût, de durée de vie et de sécurité.

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Ces batteries ont pour inconvénient d’avoir une tension plus faible que les batteries NMC et NCA. Elles nécessitent donc plus de cellules pour atteindre le même voltage. Et qui dit plus de cellules dit généralement plus de poids du véhicule aussi.

Les batteries avec silicium

Les batteries avec du silicium dans l’anode sont une amélioration des batteries NMC et NCA. Celles-ci remplacent partiellement ou totalement le graphite par du silicium à l’anode. Le silicium a pour avantage d’avoir une capacité à stocker les ions lithium dix fois supérieure à celle du graphite. Cela augmente ainsi considérablement la densité énergétique des batteries.

Il a pour inconvénient de se dilater fortement lors du processus de charge/décharge, ce qui peut endommager la structure des cellules et réduire la durée de vie des batteries.

Les batteries « solides »

Les batteries à état solide sont une innovation majeure. Celles-ci remplacent l’électrolyte liquide par un électrolyte solide, généralement un polymère ou un verre. Elles ont pour avantage d’éliminer le risque de fuite ou d’inflammation de l’électrolyte liquide, ce qui augmente la sécurité des batteries.

Elles ont également une meilleure performance par temps froid que les batteries Li-ion classiques. Malheureusement, elles ont tendance à être difficiles à fabriquer à grande échelle et présentent une résistance interne plus élevée que les batteries Li-ion classiques. Cela limite leur puissance spécifique.

En conclusion

Pour finir, nous avons vu qu’il existe une pléthore de technologies différentes au niveau des batteries pour les quads et les SxS électriques. La plupart ne sont pas encore exploitées à plein potentiel. Il faudra être patient avant de voir toutes les possibilités derrière ceci. Cela reste très prometteur ! Nous souhaitons aussi que le Gouvernement du Québec ait les « bottines qui suivent les babines » en s’assurant que le réseau électrique saura satisfaire à la demande en explosion !

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