Il existe deux types de batteries pour le moteur de bateau électrique : les batteries au plomb et les batteries au lithium. Elles présentent des caractéristiques différentes en matière de densité énergétique massique et volumique, de durée de vie, de prix, d’applications, de politiques nationales, etc.
La densité énergétique actuelle des batteries au lithium est généralement de 200 à 260 Wh/g, contre 50 à 70 Wh/g pour les batteries au plomb. La densité énergétique massique des batteries au lithium est 3 à 5 fois supérieure à celle des batteries au plomb. Cela signifie qu’à capacité égale, une batterie au plomb pèse 3 à 5 fois plus qu’une batterie au lithium. Les batteries au lithium offrent donc un avantage considérable pour réduire le poids des dispositifs de stockage de l’énergie. La densité énergétique volumique d’une batterie au lithium est généralement environ 1,5 fois supérieure à celle d’une batterie au plomb. Ainsi, à capacité égale, une batterie au lithium est environ 30 % plus petite qu’une batterie au plomb. Les systèmes chimiques les plus répandus sont actuellement les batteries ternaires et au lithium-fer-phosphate. Les batteries de puissance ternaires au lithium offrent généralement plus de 500 cycles. Les batteries au lithium-fer-phosphate dépassent les 600 cycles, tandis que les batteries au plomb n’en offrent généralement que 300 à 350. Une batterie au lithium dure donc environ 1 à 2 fois plus longtemps qu’une batterie au plomb.
Pourtant, les batteries au plomb sont encore utilisées dans certaines grandes machines, comme les voitures et les bateaux pneumatiques de pêche. Selon l’enquête, 86 % des clients choisissent les batteries au plomb. Les batteries au lithium sont légères, peu encombrantes et ont une longue durée de vie. Mais pourquoi les gens utilisent-ils encore des batteries au plomb ?
1. Grande polyvalence
Les batteries au plomb offrent de bonnes performances à basse température et en courant élevé. Lors d’une décharge à un taux de 10 C à −10 °C, elles peuvent maintenir une tension supérieure à 10 V pendant plus de 90 secondes. Elles sont donc suffisamment performantes pour faire face aux conditions difficiles dans la plupart des régions. En revanche, les batteries lithium-ion sont beaucoup moins performantes à basse température. Leurs performances de décharge chutent fortement lorsque la température est basse, ce qui rend leur utilisation pratique difficile dans les régions froides. Par ailleurs, elles supportent mal les courants élevés : le courant instantané est relativement important au démarrage du moteur, et peut être encore plus élevé avec un moteur puissant. Quant aux matériaux actuels des électrodes positive et négative des batteries lithium-ion — le graphite et l’oxyde de lithium-cobalt —, aucun ne convient aux applications de forte puissance. Leurs performances chutent fortement à puissance élevée. Les batteries au lithium ne sont donc pas adaptées aux environnements à basse température. Les batteries au plomb, elles, y offrent de bien meilleures performances.
2. Grande sécurité
Dans les systèmes de batteries actuels, les batteries au plomb sont extrêmement sûres.
1) Leurs performances en courant élevé réduisent le risque d’accident.
2) Même en cas d’accident, leurs matériaux d’électrode positive et négative sont des composés de plomb. L’électrolyte est également une solution d’acide sulfurique. Ces matériaux ne sont pas inflammables et ne peuvent provoquer que la combustion des éléments environnants. L’électrode négative des batteries lithium-ion est en graphite, une matière carbonée inflammable. Leur électrolyte est composé d’un solvant ester et d’un sel de lithium. Le solvant ester est non seulement inflammable, mais aussi extrêmement volatil. Lorsqu’une grande quantité de chaleur est dégagée, il peut s’enflammer, voire provoquer une explosion. Les collisions sont inévitables lorsqu’on navigue. Les conséquences d’une explosion seraient inimaginables.
3) Lors d’une décharge à courant élevé, les batteries lithium-ion ont tendance à former des dendrites de lithium sur l’électrode négative, ce qui peut provoquer un court-circuit interne et l’explosion de la batterie. C’est un constat partagé dans l’industrie des batteries au lithium. En réalité, il existe bien d’autres problèmes. L’un des principaux concerne la stabilité des matériaux d’électrode, mise à mal lorsque la batterie reste longtemps à un état de charge (SOC) élevé.
3. Faible coût
Le coût des batteries au plomb est sans aucun doute le plus bas. Les exigences concernant les matériaux d’électrode, les électrolytes et l’environnement d’assemblage sont bien moins élevées que pour les batteries lithium-ion. À capacité égale, une batterie au lithium coûte environ 3 à 5 fois plus cher qu’une batterie au plomb. Le prix d’une batterie au lithium permet d’acheter 3 à 5 batteries au plomb. Même si les batteries au lithium durent longtemps, elles sont encore loin de répondre aux exigences des clients.
4. Recyclage efficace
On dit que les batteries au plomb polluent l’environnement et que les batteries lithium-ion sont écologiques. En réalité, c’est une idée reçue. Le principal atout des batteries au plomb est aujourd’hui leur filière de recyclage. Elles sont utilisées dans les moteurs et comme batteries de démarrage. Ces deux applications sont bien encadrées : lorsqu’ils changent de batterie, les utilisateurs la rapportent dans un magasin spécialisé. Pourquoi ? Ils peuvent échanger leur ancienne batterie contre de l’argent et en acheter une neuve ! Les batteries lithium-ion contiennent peu de métaux lourds. Seule leur électrode positive contient du cobalt. Mais elles sont utilisées en très grandes quantités dans le monde. À long terme, cela pose toujours un problème, auquel aucun mécanisme ne prête attention et pour lequel il n’existe aucune filière de recyclage des batteries au lithium.
En résumé, bien que les batteries au lithium soient compactes, légères et durables, on les utilise encore principalement dans les téléphones portables, les tablettes et les ordinateurs. Sur le marché actuel, les gros équipements utilisent des batteries au plomb. En matière de polyvalence, de sécurité et de coût, les batteries au plomb restent supérieures aux batteries au lithium comme source d’énergie pour le moteur de bateau électrique.
