TESLA: après la batterie de 85 kWh, la batterie de 90 kWh!

Dans un article précédent, je vous avais parlé de la batterie de 85 kWh de la TESLA Model S. Il ya peu, TESLA a ajouté une batterie de 90 kWh au catalogue. Quels sont les changements apportés sur cette nouvelle batterie?

Cette nouvelle batterie de 90 kWh est présente dans les TESLA Model S 90, 90D, P90D, et Model X 90D, p90D dont les premières livraisons ont démarré le 29 septembre, à l'occasion d'un grand show de présentation à l'américaine diffusé sur YouTube, et dont le présentateur vedette était Elon Musk lui-même. D'après TESLA, elle permet d'apporter 6% d'autonomie supplémentaire, c'est à dire de parcourir plus de 550 km avec une TESLA 90D, par exemple.

Voici ci-dessous et pour rappel, quelques données techniques issues de mon article précédent sur la batterie de 85 kWh:

  • batterie composée de 16 modules
  • module composé de 6 ensembles de piles
  • 1 ensemble composé de 74 piles NCR18650B Panasonic
  • énergie totale de la batterie de 85 kWh: 85.67424 kWh
  • Poids total de 544 kg
  • Densité massique: 157.48 Wh/kg

Ajoutons quelques informations supplémentaires utiles à propos de cette batterie de 85 kWh.

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Tout d'abord elle est équipée d'un fusible "traditionnel" donc qui fond lorsque l'ampérage calibré maximum est dépassé. Cet ampérage est de 1300 A. C'est à dire que pendant un certain laps de temps de plusieurs secondes, on peut tirer 1300 A maximum de cette batterie. C'est ce que TESLA appelle le mode "Insane", disponible uniquement sur la Model S P85D, et qui permet des accélérations "folles" de 0 à 100 km/h en 3.3 secondes (0 à 60 miles/h en 3.1 secondes). Il est possible de répéter quelques fois des accélérations "Insane", mais la batterie chauffe beaucoup et le système de refroidissement a besoin d'un certain temps pour la refroidir. Donc si on a des conducteurs de TESLA qui exagèrent ce genre d'exercice, la voiture se met en mode dégradé et ne permet plus l'utilisation d'accélérations "Insane" jusqu'à un retour à une température de batterie normale.

Ensuite, l'anode des piles constituant la batterie est faite de carbonne "standard".

Maintenant, au sujet de l'augmentation de la capacité de la batterie TESLA. Tout d'abord, Elon Musk, dans une interview qui portait en partie sur la nouvelle batterie de 90 kWh, a clairement énoncé que TESLA augmenterait la capacité de sa batterie d'environ 5% par an. Pour ma part, je préfère pour le moment considérer que cela reste de la pure spéculation à moyen/long terme, étant donné que dans l'histoire très récente, beaucoup de startups dans le domaine des nouvelles voies de stockage de l'électricité et de nouveaux procédés électro-chimiques, on fait faillite purement et simplement, alors qu'elles promettaient la lune. Pour l'heure, d'après mes analyses et mes recherches, la seule société extrêmement sérieuse sur ces sujets, et qui a véritablement prouvé que son concept fonctionnait et fonctionnait pour de nombreux cycles donc sur le long terme, est la société Sakti 3 (cf un de mes précédents articles).

Toujours est-il que sur le court terme pour le moment, TESLA est bel et bien en train de vendre une batterie de 90 kWh (et des poussières). Donc disons que pour la première année du cycle d'augmentation des capacités de stockage de TESLA, Elon Musk a dit vrai.

Que sait-on de cette batterie de 90 kWh?

On a quelques détails qui ont justement été fournis par une source de toute confiance, puisque c'est ELon Musk lui-même qui les a annoncés dans son interview (an anglais bien entendu) à partir de la 8ème minute:

Donc, pour résumer les éléments importants de cette interview:

  • l'anode de la batterie est différente puisqu'il y a maintenant utilisation de silicone
  • le fusible traditionnel a été remplacé par un fusible électronique capable de laisser passer 1500 A
  • les contacts internes de la batterie auparavant en acier, sont maintenant réalisés dans un autre métal offrant une résistance électrique diminuée
  • La taille physique de la batterie est strictement équivalente à la batterie de 85 kWh

J'ajoute que TESLA a noué un partenariat il y a quelques mois avec une des pointures scientifiques les plus importantes dans le domaine de l'électro-chimie des batteries. Il s'agit de Jeff Dahn, un chercheur et professeur à l'Universtié de Dalhousie, sur les technologies de batterie lithium-ion. Jeff Dahn travaille actuellement pour la société 3M et pour le "Natural Sciences and Engineering Research Council" du Canada. Il ne pourra réellement commencer à travailler pour TESLA, avec son équipe de 20 autres chercheurs, qu'en juin 2016. Ce partenariat avec TESLA a été conclu pour une durée de 5 ans.

jeff_dahn_portrait.jpgPour en savoir plus sur Jeff Dahn, c'est ici: http://www.dal.ca/diff/dahn.html

Ceci étant, Jeff Dahn n'a pas encore pu, en théorie, faire évoluer les technologies de TESLA puisqu'il entrera en activité seulement à compter de juin 2016. On y est pas encore...

Les réactions électro-chimiques de cette nouvelle batterie de 90 kWh, sont différentres de l'ancienne, en raison de l'utilisation de Silicone au niveau de l'anode. Le silicone a effectivement un énorme potentiel. Beaucoup de laboratoires ou de startups ont travaillé ou travaillent toujours dessus, car il permet d'augmenter la densité énergétique de façon très importante. Mais il y a un problème de taille et pas des moindres. Explications.

En fait, pour imager, on pourrait dire d'une batterie qu'elle "respire". Lorsqu'on la charge, elle "inspire". Et lorsqu'on la décharge, elle "expire". Une pile, donc une batterie, au lithium-ion "standard" avec anode en graphite, respire donc électriquement parlant.

Maintenant, dans le cadre d'une anode contenant du silicone, non seulement la batterie respire électriquement, mais elle respire aussi "physiquement"! Ne bougez pas, ça va s'éclaircir et vous allez comprendre là où je veux en venir. Faisons le parallèle avec la biologie. Prenons un être humain qui respire. Physiquement, ses poumons se chargent d'air quand il inspire, et se déchargent d'air à forte teneur en CO2 lorsqu'il expire. Physiquement, il y a un changement de morphologie lors de ce processus: il y a un changement physique puisque les poumons changent physiquement de volume.

Il en est de même pour les piles contenant du Silicone. C'est pour cela que ce type de pile respire physiquement: parce que le silicone contenu dans la pile au niveau de l'anode va grossir de l'ordre d'un facteur 4! Ce qui a pour effet de détruire la pile en question au bout de quelques cycles seulement, elle se déchire et éclate en raison des contraintes physiques imposées par le silicone qui grossi, rapetisse, grossi à nouveau au rythme des cycles de charge et décharge. Cycles peu nombreux en raison de la destruction rapide de la pile.

A ma connaissance, il y a certaines voies de recheche qui sont explorées afin d'éviter ce phénomène. Mais il ne m'a pas semblé constater de solutions viables qui soit sortie au grand jour pour le moment dans le domaine commercial. Cela reste encore du domaine de la recherche. Nexeon est une des société ayant apparemment une solution disponible, par exemple. C'est d'ailleurs peut être pour cela que relativement peu de silicone est utilisé actuellement par TESLA dans les batteries, offrant donc une "toute petite" augmentation de l'énergie spécifique seulement.

Partant des données connues au sujet de cette batterie de 90 kWh, et sous toute réserve que je trouve d'autres informations officielles dans les semaines à venir, voici ce que l'on aurait:

  • batterie composée de 16 modules
  • module composé de 6 ensembles de piles
  • 1 ensemble composé de 74 piles améliorées Panasonic/Tesla
  • énergie totale de la batterie: 90 kWh (mais on ne connait pas les poussières)
  • Poids total de 544 kg (pas sur que ce poids soit strictement équivalent)
  • Densité massique prévisionnelle: 165.44 Wh/kg

Au sujet du fusible électronique, j'y vois deux principaux avantages: ce n'est plus un composant "destructible" qui est susceptible de fondre puisque c'est un dispositif piloté électroniquement donc qui se ré-arme. Ensuite, ce nouveau fusible est capable de supporter 200 A de plus que le précédent. C'est ce qui permet à la Model S P90D d'être affublée du mode "Ludicrous" en remplacement du mode "Insane", par exemple, et de passer de 0 à 100 km/h en seulement 3 secondes (0 à 60 miles/h en 2.8 secondes).

TESLA aurait-il donc trouvé le Saint Graal en matière d'augmentation de l'énergie spécifique pour ces batteries? J'ai de gros doutes... Jusqu'à preuve du contraire.

Le futur proche dira donc si les clients qui ont acheté un modèle TESLA doté de la batterie de 90 kWh, vont tous venir crier au pied de l'usine d'Elon Musk parce qu'au bout de la 5ème recharge de leur batterie, ils n'auront plus que 50 km d'autonomie au compteur...

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